交通運(yùn)輸與鋼鐵

翁孟勇，張曉璇

（中國(guó)公路學(xué)會(huì)，北京 100011）

引 言

交通運(yùn)輸與鋼鐵的淵源由來已久，兩者發(fā)展唇齒相依，相輔相成。交通運(yùn)輸行業(yè)作為鋼鐵的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，它的發(fā)展推動(dòng)著鋼鐵冶煉技術(shù)的不斷探索和突破，帶動(dòng)著鋼鐵冶煉工藝、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)規(guī)模等的持續(xù)提升，為鋼鐵行業(yè)發(fā)展提供了廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和強(qiáng)大的需求動(dòng)力。與此同時(shí)，鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展也支撐著交通運(yùn)輸業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，為建設(shè)更便捷、更可靠的交通基礎(chǔ)設(shè)施和制造更快速、更安全的交通運(yùn)輸裝備提供了關(guān)鍵的材料基礎(chǔ)，從而推動(dòng)交通運(yùn)輸發(fā)展走向現(xiàn)代化。

1 鋼鐵等冶金材料早期在交通運(yùn)輸中的使用

1.1 鋼鐵在交通運(yùn)輸中最早的應(yīng)用

銅、金、鐵是地球上唯有自然存在的金屬，其中鐵很少，絕大部分來自天然隕石。早期人們利用鑄鐵做交通工具，如木制車輪和車軸的鐵殼、鐵套，以及木船用的鐵釘?shù)?，還會(huì)利用鑄鐵修建溝渠、鐵路、橋梁等。但這些鑄鐵材料韌性不足，容易開裂，其中引起的一起重大交通事故，是在1879年12月28日晚，蘇格蘭當(dāng)時(shí)全球最長(zhǎng)的鐵道橋——泰河橋突然被冬季強(qiáng)風(fēng)吹垮，致使乘客全部不幸罹難。該橋由生鐵和鍛鐵鑄成，生鐵易脆化，鍛鐵經(jīng)久耐用，兩種材料混合不當(dāng)增加了結(jié)構(gòu)的脆弱性。而重建后的泰河鐵路橋采用全鋼結(jié)構(gòu)，沿用至今。直到20世紀(jì)，科學(xué)家才對(duì)鋼有了深刻了解，并逐漸掌握了煉鋼技術(shù)。

1.2 鋼材的應(yīng)用開啟了交通運(yùn)輸發(fā)展新時(shí)代

鋼材的出現(xiàn)影響和改變了近現(xiàn)代交通運(yùn)輸發(fā)展的軌跡。自1885年第一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車問世以來，鋼材開始在汽車制造中得到應(yīng)用；第二次工業(yè)革命后汽車和鋼鐵緊密聯(lián)系，汽車基本都使用鋼材制造。美國(guó)早在20世紀(jì)50年代就開始將高強(qiáng)度低合金鋼應(yīng)用于艦艇制造領(lǐng)域，后來鋼材成為造船的主要材料之一。1874年世界上第一座以鋼結(jié)構(gòu)為主的橋梁——伊茲橋建成通車，它橫跨密西西比河，開啟了大跨徑鋼拱橋時(shí)代?？梢?，冶鋼技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著交通運(yùn)輸工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施劃時(shí)代的躍升發(fā)展。

1.3 鋼筋混凝土的誕生

混凝土早在古羅馬時(shí)期就已問世，歐洲人最早也用混凝土來修筑溝渠和橋梁，但古羅馬后將近一千多年，這一技術(shù)中止了，再也沒有出現(xiàn)混凝土建筑。原因大約與混凝土特性有關(guān)，它雖然有了強(qiáng)度、硬度，但容易出現(xiàn)“塑性斷裂”和“脆性斷裂”。一直到19世紀(jì)中期，有位叫莫尼耶的法國(guó)花匠在做花盆時(shí)嘗試在混凝土中放入鋼圈，解決了“斷裂”問題，鋼筋混凝土發(fā)明了［1］。鋼筋混凝土的優(yōu)越性在于，通常兩種及以上材料如果脹縮率不同容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)解體，而鋼和混凝土膨脹系數(shù)幾乎完全相同，鋼筋起到承受強(qiáng)大拉力的作用，混凝土起到承受強(qiáng)大壓力的作用，各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)就非常堅(jiān)固了。鋼筋混凝土的時(shí)代從此到來。

1.4 鋼筋混凝土橋的早期發(fā)展

發(fā)明鋼筋混凝土后，莫尼耶在1875-1877年建造了世界上第一座人行鋼筋混凝土橋，跨徑16米，寬4米。此后，鋼筋混凝土這種復(fù)合材料成了橋梁中的主角之一。1898年，德國(guó)修建了沙泰爾羅鋼筋混凝土拱橋，跨徑52米；1905年，瑞士建成塔瓦納薩橋，跨徑51米；1928年，英國(guó)在貝里克的羅亞爾特威德建成4孔鋼筋混凝土拱橋，最大跨徑為110米。

1928年，法國(guó)工程師弗雷西內(nèi)用高強(qiáng)鋼絲和混凝土制成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，克服了過去鋼筋混凝土易產(chǎn)生裂紋的缺點(diǎn)，且便于施工。隨著高強(qiáng)鋼絲和高強(qiáng)混凝土的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，跨度不斷提高。二次世界大戰(zhàn)以后，世界上修建了多座較大跨徑的鋼筋混凝土拱橋，如1963年通車的葡萄牙亞拉達(dá)拱橋，跨徑為270米；1964年完工的澳大利亞悉尼港的格萊茲維爾橋，跨徑305米。

2 現(xiàn)代煉鋼技術(shù)促進(jìn)現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展

2.1 現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展以現(xiàn)代煉鋼業(yè)發(fā)展為基礎(chǔ)

現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)在某種程度上是在現(xiàn)代煉鋼業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?，F(xiàn)代交通裝備性能和現(xiàn)代交通工程質(zhì)量的提升，與現(xiàn)代煉鋼技術(shù)不斷進(jìn)步并為其提供強(qiáng)有力的支撐是分不開的。

2.1.1 汽車與鋼材

鋼鐵材料是汽車工業(yè)的主要原材料，一般占汽車制造所用原材料的70%以上。汽車制造用鋼材品種較多，包括板帶材、優(yōu)質(zhì)鋼棒材、型鋼、管材及其他品種。板帶材主要有冷軋板、鍍鋅板、熱軋薄板、熱軋中板及熱軋酸洗板等。鋼材品種構(gòu)成一般為：板帶約占50%以上，優(yōu)質(zhì)鋼棒線材約占30%，型鋼約占 6%，鋼管約占3%［2］。

隨著不同歷史時(shí)期相應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略、消費(fèi)需求及技術(shù)能力的變化，演化出一系列的汽車用鋼材料。首先在汽車中得到應(yīng)用的是低碳鋼和無間隙原子鋼，在當(dāng)時(shí)這兩類低強(qiáng)鋼能滿足強(qiáng)度、成型性、成本和設(shè)計(jì)的需求。特別是在目前全球汽車輕量化的大趨勢(shì)下，汽車用高強(qiáng)板的比重將逐步提升。轎車用高強(qiáng)板比例將提高到40%以上，如HSLA冷軋板、HSSIF高強(qiáng)冷軋板、含P高強(qiáng)冷軋板、DP高強(qiáng)冷軋板、BH冷軋板、TRIP高強(qiáng)冷軋板等。汽車用冷軋板的強(qiáng)度將在490 MPa以上，最大強(qiáng)度可達(dá)1500 MPa［2］。

2.1.2 船舶與鋼材

船用鋼材的在船舶原材料造價(jià)中占70%以上。船用鋼材主要是船用鋼板，其次是型材，包括角鋼（含不等邊不等厚角鋼）、H型鋼、T型鋼，工字鋼、球扁鋼、以及船用鋼管等，其需要量約占板材用量的15%～18%［3］。

隨著船舶大型化、專業(yè)化，使得造船業(yè)對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼的需求大幅增加?，F(xiàn)代船用鋼通常為優(yōu)質(zhì)碳素鋼和優(yōu)質(zhì)低合金鋼，要求有一定的強(qiáng)度、韌性和一定的耐低溫及耐腐蝕性能，并要求有較好的焊接性能。船用鋼生產(chǎn)隨著使用要求提升而不斷發(fā)展，由高碳單元素、低碳多元素、向微合金化和復(fù)合微合金化方向發(fā)展；由低強(qiáng)度級(jí)別向高強(qiáng)度級(jí)別、超高強(qiáng)度級(jí)別發(fā)展。

2.1.3 機(jī)車與鋼材

鐵路貨車機(jī)車幾乎全部由鋼鐵材料制成，鐵路客車中冶金材料比重達(dá)90%以上。具體包括車輪、車軸、軸承、型鋼和板材、鑄鋼產(chǎn)品、彈簧鋼。其中，型鋼和板材重量合計(jì)約占車重的60%左右，鑄鋼產(chǎn)品總量約占車輛用鋼的30%［4］。

隨著鐵路車輛對(duì)重載、高速、低成本的要求不斷提高，機(jī)車車體用鋼的選擇也在不斷的變化。鐵路車體用鋼要重點(diǎn)解決高強(qiáng)度、高耐蝕性、高耐接性能和輕型化問題，從低強(qiáng)度普通碳鋼到低強(qiáng)度的耐候鋼，再到高強(qiáng)度的耐候鋼，鋼鐵技術(shù)的發(fā)展帶來了機(jī)車車輛用鋼的迭代更新。

2.1.4 飛機(jī)與鋼材

飛機(jī)所用的鋼材主要為超高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼、特種不銹鋼、高溫合金、鈦合金結(jié)構(gòu)用鋼等。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，關(guān)鍵零部件需要用鋼材來制造，一般要利用到鋼材的地方有齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、機(jī)身大梁或骨架、起落架等。

飛機(jī)對(duì)鋼材的要求很高。用于制造飛機(jī)齒輪、曲軸的鋼材，要求其具備一定硬度的同時(shí)還要有良好的韌性，特別是低溫沖擊韌性。而對(duì)于傳動(dòng)軸這種受力不均勻的零件，則要求鋼材在受力較大的表面有較好的性能。飛機(jī)起落架、大梁、骨架用鋼則要求鋼材擁有高屈服強(qiáng)度和抗高溫性，這種超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的極限屈服強(qiáng)度超過1400 MPa，高于極限屈服強(qiáng)度600 MPa的鋁合金［5］。

2.1.5 鐵軌與鋼材

鐵路的鐵軌是由鋼材造成的，鋼軌必須承受巨大的壓力，需要使用強(qiáng)度極高的鋼材，如高硬度、高韌性的鋼材——錳鋼。我國(guó)鐵路鋼軌鋼種以U71Mn（G），U75V（G），U78CrV等為主。其中，客運(yùn)專線用鋼軌要求高尺寸精度高平直度、高表面質(zhì)量、高強(qiáng)韌性和抗疲勞性，以60 kg/m的U71MnG和U75VG為主；客貨混運(yùn)以及重載貨運(yùn)用鋼軌要求高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，以U75V，U77MnCr，U78CrV及其相應(yīng)的熱處理鋼軌為主。

對(duì)于高載重鐵路鋼軌，需要使用高強(qiáng)度鋼材，鋼軌生產(chǎn)中通過改變鋼種和熱處理達(dá)到。對(duì)于高速鐵路鋼軌，要求其質(zhì)量達(dá)到“四高”——高潔凈度、高尺寸精度、高平直度、高表面質(zhì)量，需要高潔凈度鋼軌鋼冶煉技術(shù)、高尺寸精度鋼軌軋制技術(shù)、高平直度鋼軌復(fù)合矯直技術(shù)及先進(jìn)的鋼軌質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)［6］等現(xiàn)代煉鋼技術(shù)等來支撐實(shí)現(xiàn)。為大幅減少焊接接頭，高速鐵路鋼軌要求采用100～500米長(zhǎng)定尺鋼軌，需要利用普通平車進(jìn)行運(yùn)輸?？瓦\(yùn)專線鐵路要求軌道平順，必須實(shí)施焊接、鋪設(shè)無縫線路，需要提升焊接工藝，提高焊后鋼軌平順性。焊接需要高品質(zhì)鋼軌，嚴(yán)格控制鋼材的性能波動(dòng)，同時(shí)鋼軌的平直度和幾何尺寸精度盡量高，以保證鋼軌焊接接頭的平順性。

2.1.6 公路與鋼材

公路建設(shè)用鋼的方面包括標(biāo)志牌、護(hù)欄、隔離柵、里程牌、百米樁及公路界碑、護(hù)坡等，主要用到高強(qiáng)度螺紋鋼、線材、熱軋鋼板，及型鋼、鍍鋅鋼管等。公路防撞護(hù)欄通常是用混凝土、鋼板、鋼立柱、鋼索等材料制成，還有波形梁鋼護(hù)欄和纜索護(hù)欄。公路護(hù)坡也通常由鋼筋混凝土制成，鋼筋混凝土耐久性較好，長(zhǎng)時(shí)間裸露在外部環(huán)境中不會(huì)發(fā)生腐蝕和磨耗的情況，同時(shí)中間可以形成砂土槽內(nèi)有利于植被的生長(zhǎng)，滿足生態(tài)綠化的要求。

2.1.7 隧道與鋼材

鐵路隧道、公路隧道基本采用“鋼筋內(nèi)膽”——鋼拱架來保障安全性和穩(wěn)定性。鋼拱架是采用L，U和I字型鋼和鋼軌、鋼管等型鋼，加工成所需形狀，用整榀安裝或桿件拼裝方式加固地下工程的支護(hù)措施。在隧道初期支護(hù)用以防治軟弱圍巖隧道過大變形，迅速提供足夠的支護(hù)抗力，滿足初期支護(hù)所需的主要?jiǎng)偠?，快速控制圍巖繼續(xù)松弛和塑性區(qū)繼續(xù)擴(kuò)大，保證隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定。鋼拱架安裝架設(shè)方便，并且可以很好地與錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土相結(jié)合，構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)，增強(qiáng)支護(hù)的有效性，且受力條件較好。

2.1.8 橋梁與鋼材

橋梁常用鋼材有橋梁用結(jié)構(gòu)鋼、混凝土用鋼筋、預(yù)應(yīng)力混凝土或拉索用鋼絲和鋼絞線及各類結(jié)構(gòu)用型鋼。跨海大橋用鋼主要集中于管樁鋼、通航主橋的橋梁鋼以及帶肋鋼筋，其中管樁鋼、通航主橋的橋梁鋼占鋼材總量的60%，僅管樁鋼就占其鋼材總量的 50% 左右［7］。

我國(guó)的鋼橋建設(shè)有100多年的歷史。我國(guó)第一次自主主持修建的鋼橋是1884年由詹天佑完成的灤河鐵路大橋。1937年由茅以升負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)并監(jiān)督施工了錢塘江大橋，拉開了我國(guó)建大跨度鋼橋的序幕。新中國(guó)成立后，我國(guó)鋼橋建設(shè)取得了較大的發(fā)展，1990年以前主跨大于100米的鐵路鋼橋有10余座。20世紀(jì)90年代以后至今，是鋼橋發(fā)展歷史上最快的時(shí)期，建造了許多具有里程碑式的公路、鐵路鋼橋，大跨鐵路鋼橋包括武漢長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江大橋、九江長(zhǎng)江大橋、蕪湖長(zhǎng)江大橋、武漢天興洲長(zhǎng)江大橋等，代表性公路鋼橋包括山東東營(yíng)勝利黃河大橋、南浦大橋、虎門大橋、江陰大橋、蘇通大橋、西堠門大橋、港珠澳大橋等。

隨著高強(qiáng)度、輕型、耐腐蝕、耐久性的新冶金材料的開發(fā)及新的設(shè)計(jì)理念、施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，鋼橋的質(zhì)量進(jìn)一步提高，養(yǎng)護(hù)成本下降，使用壽命延長(zhǎng)。橋梁鋼材方面，由最初的低碳鋼、Q345鋼材，發(fā)展到包含Q420和Q500系列強(qiáng)度等級(jí)的高強(qiáng)度鋼［8］。同時(shí)，耐候鋼、環(huán)氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋等也逐步得到發(fā)展和應(yīng)用。橋梁纜索材料方面，鋼絲強(qiáng)度由1600 MPa，發(fā)展到1770 MPa和 1860 MPa，耐久性優(yōu)良的1960 MPa鋼絲也正逐步在重大工程中開展應(yīng)用。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，橋梁用鋼逐步向兼顧強(qiáng)度、沖擊韌性、可焊性、耐蝕性等要求的高性能鋼材發(fā)展，橋梁用鋼種從低碳鋼向低合金鋼、高強(qiáng)度鋼、高性能鋼的方向不斷發(fā)展，橋梁用鋼板性能快速提升。

2.1.9 港口與鋼材

港口泊位建設(shè)用鋼很多，且鋼筋要抵御海洋環(huán)境氯離子的侵蝕。港口岸邊集裝箱起重機(jī)一般采用低合金結(jié)構(gòu)鋼，以滿足整機(jī)工作載荷的疲勞強(qiáng)度要求和暴風(fēng)狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。港口吊機(jī)的鋼絲繩采用高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲繩，用量很大。

為提高海運(yùn)的節(jié)能減排水平和運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性，港口集裝箱需要盡量輕量化，集裝箱用鋼要求使用薄規(guī)格、高強(qiáng)度的鋼材。鋼板是集裝箱制造中消耗量最大的品種，采用的主要品種為熱軋薄板、熱軋中板、不銹鋼板。從使用鋼種來看，主要為耐候鋼，它是一種特殊合金鋼，具有強(qiáng)度高，耐大氣及海洋腐蝕的特點(diǎn)。其中，90%以上為SPA-H，SM490A和SS400等用量約 10%［9］。

2.1.10 機(jī)場(chǎng)與鋼材

機(jī)場(chǎng)建筑物建設(shè)帶來的鋼材消費(fèi)主要為航站樓及其他配套建筑物建設(shè)用鋼，大型機(jī)場(chǎng)航站樓建設(shè)以鋼結(jié)構(gòu)建筑為主，倉庫、廠房、塔臺(tái)等目前也以鋼結(jié)構(gòu)形式為主，一般用房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。消費(fèi)的鋼材品種主要為中厚板、高建板、熱鍍鋅卷板、熱軋H型鋼、冷彎型鋼、鋼筋、線材等。如北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)，其航站樓是世界上最大的單體航站樓工程，主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，屋面及其支撐為鋼結(jié)構(gòu)；航站樓使用了含釩抗震鋼筋，該種鋼筋硬度大、抗腐蝕性強(qiáng)，可抵抗12級(jí)臺(tái)風(fēng)。

2.2 現(xiàn)代鋼材改變交通運(yùn)輸?shù)拿婷?/h3>

2.2.1 現(xiàn)代鋼材使交通運(yùn)輸速度更快捷

一方面，汽車、高速列車等現(xiàn)代載運(yùn)工具采用鋼制車體，鋼材強(qiáng)度的不斷提升帶來運(yùn)輸裝備堅(jiān)固性、安全性的大幅增強(qiáng)，從而為載運(yùn)工具更高速、更快捷的行駛提供安全基礎(chǔ)；另一方面，大型公路橋梁、隧道和鐵路軌道等大規(guī)模使用鋼材建造的現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施，為載運(yùn)工具快速、平穩(wěn)行駛提供可靠的物理環(huán)境。

2.2.2 現(xiàn)代鋼材使交通基礎(chǔ)設(shè)施更耐久

鐵路鋼軌的服役時(shí)間一般在50年左右，甚至發(fā)現(xiàn)服役超過百年的鋼軌。如陜西略鋼鐵路專用線發(fā)現(xiàn)一段制造于1903年、來自清末民初漢陽鐵廠的護(hù)輪鋼軌，經(jīng)過110多年，該段鋼軌仍在服役?？绾４髽蛞惨蛴懈哔|(zhì)量的鋼材作為支撐材料，設(shè)計(jì)使用年限才達(dá)到甚至超過百年。如港珠澳大橋設(shè)計(jì)使用年限達(dá)120年，是國(guó)內(nèi)首次，國(guó)際上也很罕見，其中得益于鋼材耐久性的支撐，其橋梁主梁用鋼為Q345qD/Q420qD鋼材，用鋼量42萬噸，同時(shí)通航孔橋也采用了1860 MPa、7 mm超高強(qiáng)度平行鋼絲斜拉索。

2.2.3 現(xiàn)代鋼材使交通運(yùn)輸裝備更安全

鋼材的應(yīng)用使交通裝備安全保障有了根本性的變革。以汽車為例，碰撞時(shí)，車身承擔(dān)著吸收、分散碰撞能量和抵御變形的職責(zé)，因此是決定安全的最關(guān)鍵一環(huán)?，F(xiàn)代的汽車大量采用高強(qiáng)度鋼板來增強(qiáng)車身抵御碰撞沖擊的能力，使其安全性有了質(zhì)的提高。目前車身部件所采用的材料主要以鋼材為主，用很多種不同強(qiáng)度的鋼材拼焊，一般防撞梁和加強(qiáng)件使用強(qiáng)度最高的鋼材。

2.2.4 現(xiàn)代鋼材使交通基礎(chǔ)設(shè)施更可靠

鋼結(jié)構(gòu)極大提升了交通基礎(chǔ)設(shè)施的抗災(zāi)害能力，使其更加穩(wěn)定可靠。以橋梁用鋼為例，舟山西堠門大橋位于受臺(tái)風(fēng)影響頻繁的海域，主橋?yàn)?659米的兩跨連續(xù)箱梁懸索橋，材質(zhì)為Q345C鋼材，全橋用鋼3.3萬噸，采用分體式鋼箱加勁梁，大大提高了結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)上可抗17級(jí)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。2007年的臺(tái)風(fēng)“韋帕”和“羅莎”、2011年的臺(tái)風(fēng)“梅花”、2019年的臺(tái)風(fēng)“利奇馬”侵襲舟山，西堠門大橋橋上實(shí)測(cè)最大風(fēng)力達(dá)到13級(jí)，大橋都成功地經(jīng)受了考驗(yàn)。

2.2.5 現(xiàn)代鋼材使交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)更可達(dá)

發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)要求交通基礎(chǔ)設(shè)施能夠逢山開路，遇水搭橋，變天塹為通途，這就需要大量的橋隧建設(shè)及相應(yīng)鋼鐵材料支撐。例如處于復(fù)雜地形的川藏鐵路，深受現(xiàn)代鋼鐵材料支撐保障，否則無法完成這一工程目標(biāo)。川藏鐵路行走于青藏高原地帶，跨14條大江大河、21座高海拔雪山，具有顯著的地形高差、強(qiáng)烈的板塊活動(dòng)、頻發(fā)的山地災(zāi)害和敏感的生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)，需要采用高墩大跨橋梁和長(zhǎng)隧道來適應(yīng)地形和以最短的距離穿越這些不良地質(zhì)和生態(tài)脆弱的區(qū)域。雅安至林芝段1011公里，其中橋隧總長(zhǎng)965.74公里，橋隧占比95.8%。川藏鐵路橋梁梁體以高強(qiáng)度的混凝土簡(jiǎn)支箱梁、簡(jiǎn)支鋼混組合梁、鋼混組合梁三種優(yōu)質(zhì)梁體為主的形式并存，大量的鋼材為橋梁提供結(jié)構(gòu)支撐。

3 我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)目前使用鋼材情況

3.1 交通是鋼材的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一

我國(guó)交通行業(yè)投資逐年增長(zhǎng)，“十三五”期間交通固定資產(chǎn)年均增長(zhǎng)5%，總投資達(dá)16萬億元。交通固定資產(chǎn)投資占總固定資產(chǎn)投資約7%，交通行業(yè)無疑是我國(guó)鋼材最大的用戶之一。交通用鋼占鋼材總消費(fèi)量約16%，僅次于建筑業(yè)55%，和機(jī)械業(yè)基本持平。

3.2 交通領(lǐng)域?qū)︿摬牡闹饕枨蠓矫?/h3>

交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)鋼材需求龐大，如圖1所示。

交通運(yùn)輸工具制造對(duì)鋼材需求眾多，如圖2所示。

3.3 交通基建帶動(dòng)的鋼材消費(fèi)量大

我國(guó)每年交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模龐大，由于交通是我國(guó)鋼材最大的消費(fèi)領(lǐng)域之一，大規(guī)模的交通基建也帶動(dòng)了巨大的鋼材消耗。

根據(jù)測(cè)算，每公里鐵路建設(shè)消耗鋼材3400噸，每公里高速公路建設(shè)消耗鋼材867噸，每公里城市軌道交通建設(shè)消耗鋼材1.26萬噸［10］?！笆濉逼陂g我國(guó)鐵路平均每年增加5000公里，平均每年帶動(dòng)鋼材消費(fèi)1700萬噸；2020年鐵路新增7000公里，帶動(dòng)鋼材消費(fèi)2380萬噸?！笆濉逼陂g我國(guó)高速公路平均每年增加8126公里，平均每年帶動(dòng)鋼材消費(fèi)705萬噸；2020年高速公路新增1.27萬公里，帶動(dòng)鋼材消費(fèi)1102萬噸。“十三五”期間我國(guó)城市軌道平均每年新增870公里，平均每年帶動(dòng)鋼材消費(fèi)1094萬噸；2020年城市軌道新增1233.5公里，帶動(dòng)鋼材消費(fèi)1551萬噸。

綜上，就2020年來看，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶動(dòng)鋼材消費(fèi)在5000萬噸以上，加上汽車制造鋼材消費(fèi)量5100萬噸，造船鋼材消費(fèi)量1500萬噸，集裝箱制造鋼材需求量510萬噸，2020年交通運(yùn)輸行業(yè)鋼材消費(fèi)量總計(jì)在1.2億噸以上。

3.4 橋梁建設(shè)的用鋼需求空間巨大

目前我國(guó)公路橋梁超80萬座，每年新建公路橋梁2.8萬座左右，鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁仍是主導(dǎo)橋型，帶來巨大的橋梁用鋼消耗量。

據(jù)測(cè)算，公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁占比每提升10%，高性能橋梁用鋼年用鋼量將增加836萬噸。當(dāng)前國(guó)內(nèi)鋼橋的比例不足1%，而發(fā)達(dá)國(guó)家的平均水平為53%，如果我國(guó)的鋼橋比例能夠達(dá)到這個(gè)水平，由此拉動(dòng)的橋梁用鋼大約在4160萬噸。

鐵路建設(shè)中對(duì)于鋼橋的應(yīng)用可能更快。京津城際鐵路橋梁占線路長(zhǎng)度的88%，廣珠城際鐵路橋梁比例更是高達(dá)94%?？梢姼哞F建設(shè)也會(huì)帶動(dòng)鋼橋建設(shè)，進(jìn)而產(chǎn)生更多用鋼需求。

4 結(jié)束語

鋼鐵等冶金材料曾改變交通的發(fā)展軌跡，為我國(guó)“交通大國(guó)”這一巨大成就貢獻(xiàn)了重要的材料力量，未來“交通強(qiáng)國(guó)”建設(shè)更加需要先進(jìn)冶金技術(shù)的有力支撐?！督煌◤?qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》要求“建設(shè)現(xiàn)代化高質(zhì)量綜合立體交通網(wǎng)絡(luò)”，其中就包括現(xiàn)代化、高質(zhì)量的交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)和交通運(yùn)輸工具體系，而后兩者的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展都需要強(qiáng)大的冶金材料來支撐保障。面向未來，冶金業(yè)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握交通基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸工具所用冶金材料的發(fā)展方向，大力提高自主創(chuàng)新能力，不斷滿足鐵路、公路、水運(yùn)、航空發(fā)展對(duì)冶金材料的需求，為實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)這一國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)強(qiáng)大的材料基礎(chǔ)。