近20年來，我國在橋梁建造技術上取得了巨大成就，建造了多座有影響力的橋梁工程。隨著國家“一帶一路”走出去戰略的實施和港珠澳大橋的建成，國內鋼橋梁的制造水平也得到了大大提升。但是，面對新的環保形勢、新的業態，有必要對鋼橋梁制造技術的發展情況進行梳理，對發展前景進行展望。
鋼橋梁制造技術取得長足進步
板單元制造基本實現了機械化、自動化
鋼橋梁制造的零件、板單元制作等基本實現了機械化、自動化。對于疲勞問題突出、某些有特殊要求的鋼箱梁頂板單元，對其U肋實現了雙面焊技術，甚至免定位焊的“組焊一體”技術也已得到成功應用。
鋼箱梁組焊及預拼裝實現了廠房化制造
南方多雨地區的大型鋼橋梁，已基本實現了廠房內制造、預拼裝，既有利于確保其質量及耐久性，也可避免雨雪等天氣對工期的影響。
鋼桁梁吊裝節段的幾何精度
及質量控制技術已趨成熟
對于有水運條件的鋼桁梁大橋，節段整體吊裝可以大大減少橋位的工作量，對于縮短橋位架設周期、提高質量大有好處。根據連接形式，有栓焊結合、全焊接、全栓接等，均有成功范例。圖5-圖7為栓焊結合鋼桁梁節段的制作及架設過程。
多座復雜橋梁鋼塔項目的成功建造
橋梁鋼塔精度要求高、制造難度大，代表一個國家鋼橋梁的加工、制造水平。自從2005年成功建造了“中國第一橋梁鋼塔、世界第一曲線塔——南京三橋鋼塔”后，又相繼建成了泰州長江大橋鋼塔、馬鞍山大橋鋼塔、大榭二橋鋼塔、南京眼、港珠澳大橋九洲航道橋鋼塔、新首鋼大橋鋼塔等，攻克了“金屬接觸+高栓”聯合受力鋼塔、全焊接鋼塔制造加工過程中的多項技術難題。
焊接機器人等在鋼橋梁整體施工中得到了應用
在鋼箱梁、組合梁鋼主梁、鋼塔節段等制造過程中，開發了軌道式焊接機器人、無盲區焊接小車，對部分焊縫實現了自動化焊接。
未來發展
鋼橋梁制造業屬于苦臟累行業，從業人員日趨短缺。同時，國家對環保的要求也越來越高，給行業發展帶來了一定的影響，促使行業進一步轉型升級。
智能化制造必將代替傳統的制造業
隨著工業互聯網、人工智能、信息化技術及BIM技術的不斷發展，鋼橋梁智能化制造必將代替傳統的制造模式，這也是解決未來高技能技工短缺、實現產業升級換代的必由之路。
目前，在許多鋼橋梁建設上推出了BIM應用，但鋼橋梁建設要實現真正的BIM應用，應該從設計階段開始直至運維階段，業主、設計、制造、施工、運維各環節均能利用BIM模型，在各自的BIM應用平臺上實現建設過程及全壽命周期的管理。而現在橋梁建設上的BIM應用，大多還沒有統一的管理系統。就設計、制造環節而言，不僅各干各的，而且，大多還停留在翻模階段，即先有二維圖紙，由二維圖紙指導三維模型的建立，再用三維模型指導生產安裝。這種逆向設計并不能發揮BIM模型的潛在價值。未來，鋼橋梁將朝著正向設計理念推進。通過不斷完善BIM技術及相關應用標準，在設計初期，應用信息化平臺，讓業主、設計、制造、施工、運維等各環節參與設計，使設計BIM模型能滿足鋼橋梁全壽命周期的各個環節，讓BIM模型在空間、時間上延續使用，提高鋼橋梁制作施工效率，更加深入發掘BIM模型價值。
鋼橋梁智能化制造是應用BIM技術、信息化技術、人工智能、工業互聯等技術，打通鋼橋梁制造、裝備智能化的發展道路，建立BIM管理平臺及相關管理系統，并在現有基礎上開發智能制造系統、建設智能生產線等，逐步實現向智能化制造的邁進。
智能制造是實現中國制造2025的重要目標，相信經過大家的努力，鋼橋梁智能化制造必將譜寫鋼橋梁領域新的篇章。
環保、綠色制造
必將成為鋼橋梁制造業的重要課題
國家對環保要求越來越高，實現環保、綠色制造，需要鋼橋梁設計及制造企業共同努力，以應對新的挑戰并確保行業健康可持續發展。
1.免涂裝耐候鋼橋的建造
在氣候適宜地區大力推廣、建造免涂裝耐候鋼橋，符合環保要求及全壽命周期成本較低的優勢，是一個好的發展方向。自上世紀60年代以來，美國、歐洲建造了上萬座免涂裝耐候鋼橋（圖13、圖14為國外建成并運營多年的免涂裝耐候鋼橋）。近幾年來，國內也相繼建造了拉林鐵路藏木雅魯藏布江大橋、官廳水庫公路大橋等免涂裝耐候鋼橋，積累了一定的經驗，為進一步推廣創造了條件。
2.環保涂裝方案的選擇
合理的涂裝配套體系，是確保鋼梁制造環節環保的重要因素。如：常規的長效型涂裝體系完全能夠滿足鋼梁防腐要求，無機富鋅防銹防滑涂料也完全能夠滿足高栓連接面摩擦系數的要求。熱噴鋁（鋅）最好不要采用，因為對環保影響非常大。
另外，水性涂料的研究、應用也是改善環保條件的重要舉措，已在一些橋梁上得到了應用。當然，目前的水性涂料在耐候性指標和環境適應性等方面，仍有進一步提高的地方，需要從研發上加以解決、改進。
3.環保設置的研發、配備
對鋼橋梁涂裝作業，大多省份要求在有VOC治理的廠房內進行；對火焰切割、焊接等作業也要求配備吸塵裝置（見圖17、18），但目前的裝備效果不佳，需要研發更加實用可靠的、用于鋼橋梁制造的環保裝備。
高性能橋梁用鋼的研發及應用性研究仍不可忽視
近20年來，我國橋梁鋼已形成了完備的體系，包括：耐大氣腐蝕的橋梁鋼，從Q345到Q500、從C級到F級，都有成功的工程應用。隨著瓊州海峽、臺灣海峽、煙（臺）大（連）跨海通道的規劃，開發高性能橋梁用鋼勢在必行，這樣不僅有助于提高橋梁的跨越能力、減少用鋼量及基礎費用，而且，對降低成本也大有好處。目前已成功開發出了Q690qE鋼，但尚未大批量用于實際工程，其可焊性及質量穩定性等還需進一步研究提高，以適應大生產的需要。
鋼梁制造過程中的自動化水平有待進一步提高
隨著鋼橋梁制造業轉型升級及智能化制造技術的研究應用，鋼橋梁制造的自動化設備需要進一步研發，尤其在鋼箱梁節段、鋼塔節段、組合梁節段、鋼桁梁桿件等的組裝、焊接、除銹、涂裝工序，盡量實現自動或機械操作，代替手工操作。實現鋼梁節段或桿件機械化、自動化作業的最大障礙是非標設計，導致節段或桿件種類繁多，很難標準化、批量化制造。
現在，我們應該根據各類鋼橋梁節段或桿件的結構特點，開發適應性較強、能滿足相應節段或桿件焊接的設備，以提高鋼橋梁制造的機械化、自動化水平。如：鋼箱梁節段外表面已開發了自動化的除銹、涂裝系統，但系統的穩定性等尚需不斷完善。
控制建造成本、做到設計合理至關重要
隨著交通運輸部“關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見”的出臺，國內掀起了公路鋼結構橋梁建造的高潮，除了原來的大跨度及特殊橋梁采用鋼結構外，現在的市政橋梁、不少高速公路橋梁也采用了鋼結構。然而，目前最大的問題是建造成本，較高的造價是大力推廣鋼結構橋梁的主要障礙。
對鋼橋梁造價影響最大的是設計合理性問題，由于近幾年橋梁項目較多，而有經驗的鋼橋梁設計人員嚴重缺乏，導致多個項目設計不合理、成本增加。主要表現在以下幾個方面——
1.過度焊接問題。焊接結構不是鑄造結構，盲目增加熔透焊縫有百害而無一利。合理的焊接結構應按需要布置焊縫和設定焊角尺寸，盡量減少焊接熱過程帶來的損傷，低損傷度的焊接接頭是結構耐久性的根本保證。而現在的許多鋼橋梁熔透焊縫很多，從橋梁受力角度沒有必要，而過度焊接導致的較大焊接變形。對結構性能沒有任何好處（如：熱矯變形對結構的耐久性并無好處）。
2.鋼材選材等問題。近期，調研了一座1990年代建造的單線鐵路鋼桁梁大橋，采用16Mnq鋼，每延米用鋼量不足3噸，和現在的同類型橋梁設計相比，真可謂非常經濟。合理選材是降低成本的有效途徑之一，應嚴格按照橋位的環境、氣候條件及選材原則選材，切忌一味拔高要求。如：能用D級的絕不用E級；對于鋼材的交貨狀態，應根據不同交貨狀態的焊接性來確定，做到既合格又合用；鋼材級別提高了，相應的重量應該降低，過大的安全系數會導致造價增加。
3.涂裝體系問題。如：前面提到的，常規的長效型涂裝體系完全能夠滿足防腐耐久性的要求，不宜選用熱噴鋅（鋁）等相應的配套體系，否則，既不環保，造價又高；適宜地區建造免涂裝耐候鋼橋梁既有利于環保，又有利于降低全壽命周期的成本。
4.標準化制造的問題。目前的橋梁標準化設計不夠，即使相似的地形地質條件、跨度設置等，設計的橋梁也各不相同。故，難以實現像汽車、飛機等標準化的制造，只能對部分單元件實現標準化制造。因此，提高設計的標準化水平，也是提高制造效率、降低制造成本的關鍵因素之一。
面對我國橋梁建設取得的成就和當前環保壓力大、技工短缺等現狀，做好鋼橋梁制造業的技術研發及轉型升級尤為重要。智能化制造是發展方向，經濟、合理的設計是確保成本最優、綠色環保的關鍵，同樣應該引起高度的重視。
鋼橋梁制造技術取得長足進步
板單元制造基本實現了機械化、自動化
鋼橋梁制造的零件、板單元制作等基本實現了機械化、自動化。對于疲勞問題突出、某些有特殊要求的鋼箱梁頂板單元，對其U肋實現了雙面焊技術，甚至免定位焊的“組焊一體”技術也已得到成功應用。
鋼箱梁組焊及預拼裝實現了廠房化制造
南方多雨地區的大型鋼橋梁，已基本實現了廠房內制造、預拼裝，既有利于確保其質量及耐久性，也可避免雨雪等天氣對工期的影響。
鋼桁梁吊裝節段的幾何精度
及質量控制技術已趨成熟
對于有水運條件的鋼桁梁大橋，節段整體吊裝可以大大減少橋位的工作量，對于縮短橋位架設周期、提高質量大有好處。根據連接形式，有栓焊結合、全焊接、全栓接等，均有成功范例。圖5-圖7為栓焊結合鋼桁梁節段的制作及架設過程。
多座復雜橋梁鋼塔項目的成功建造
橋梁鋼塔精度要求高、制造難度大，代表一個國家鋼橋梁的加工、制造水平。自從2005年成功建造了“中國第一橋梁鋼塔、世界第一曲線塔——南京三橋鋼塔”后，又相繼建成了泰州長江大橋鋼塔、馬鞍山大橋鋼塔、大榭二橋鋼塔、南京眼、港珠澳大橋九洲航道橋鋼塔、新首鋼大橋鋼塔等，攻克了“金屬接觸+高栓”聯合受力鋼塔、全焊接鋼塔制造加工過程中的多項技術難題。
焊接機器人等在鋼橋梁整體施工中得到了應用
在鋼箱梁、組合梁鋼主梁、鋼塔節段等制造過程中，開發了軌道式焊接機器人、無盲區焊接小車，對部分焊縫實現了自動化焊接。
未來發展
鋼橋梁制造業屬于苦臟累行業，從業人員日趨短缺。同時，國家對環保的要求也越來越高，給行業發展帶來了一定的影響，促使行業進一步轉型升級。
智能化制造必將代替傳統的制造業
隨著工業互聯網、人工智能、信息化技術及BIM技術的不斷發展，鋼橋梁智能化制造必將代替傳統的制造模式，這也是解決未來高技能技工短缺、實現產業升級換代的必由之路。
目前，在許多鋼橋梁建設上推出了BIM應用，但鋼橋梁建設要實現真正的BIM應用，應該從設計階段開始直至運維階段，業主、設計、制造、施工、運維各環節均能利用BIM模型，在各自的BIM應用平臺上實現建設過程及全壽命周期的管理。而現在橋梁建設上的BIM應用，大多還沒有統一的管理系統。就設計、制造環節而言，不僅各干各的，而且，大多還停留在翻模階段，即先有二維圖紙，由二維圖紙指導三維模型的建立，再用三維模型指導生產安裝。這種逆向設計并不能發揮BIM模型的潛在價值。未來，鋼橋梁將朝著正向設計理念推進。通過不斷完善BIM技術及相關應用標準，在設計初期，應用信息化平臺，讓業主、設計、制造、施工、運維等各環節參與設計，使設計BIM模型能滿足鋼橋梁全壽命周期的各個環節，讓BIM模型在空間、時間上延續使用，提高鋼橋梁制作施工效率，更加深入發掘BIM模型價值。
鋼橋梁智能化制造是應用BIM技術、信息化技術、人工智能、工業互聯等技術，打通鋼橋梁制造、裝備智能化的發展道路，建立BIM管理平臺及相關管理系統，并在現有基礎上開發智能制造系統、建設智能生產線等，逐步實現向智能化制造的邁進。
智能制造是實現中國制造2025的重要目標，相信經過大家的努力，鋼橋梁智能化制造必將譜寫鋼橋梁領域新的篇章。
環保、綠色制造
必將成為鋼橋梁制造業的重要課題
國家對環保要求越來越高，實現環保、綠色制造，需要鋼橋梁設計及制造企業共同努力，以應對新的挑戰并確保行業健康可持續發展。
1.免涂裝耐候鋼橋的建造
在氣候適宜地區大力推廣、建造免涂裝耐候鋼橋，符合環保要求及全壽命周期成本較低的優勢，是一個好的發展方向。自上世紀60年代以來，美國、歐洲建造了上萬座免涂裝耐候鋼橋（圖13、圖14為國外建成并運營多年的免涂裝耐候鋼橋）。近幾年來，國內也相繼建造了拉林鐵路藏木雅魯藏布江大橋、官廳水庫公路大橋等免涂裝耐候鋼橋，積累了一定的經驗，為進一步推廣創造了條件。
2.環保涂裝方案的選擇
合理的涂裝配套體系，是確保鋼梁制造環節環保的重要因素。如：常規的長效型涂裝體系完全能夠滿足鋼梁防腐要求，無機富鋅防銹防滑涂料也完全能夠滿足高栓連接面摩擦系數的要求。熱噴鋁（鋅）最好不要采用，因為對環保影響非常大。
另外，水性涂料的研究、應用也是改善環保條件的重要舉措，已在一些橋梁上得到了應用。當然，目前的水性涂料在耐候性指標和環境適應性等方面，仍有進一步提高的地方，需要從研發上加以解決、改進。
3.環保設置的研發、配備
對鋼橋梁涂裝作業，大多省份要求在有VOC治理的廠房內進行；對火焰切割、焊接等作業也要求配備吸塵裝置（見圖17、18），但目前的裝備效果不佳，需要研發更加實用可靠的、用于鋼橋梁制造的環保裝備。
高性能橋梁用鋼的研發及應用性研究仍不可忽視
近20年來，我國橋梁鋼已形成了完備的體系，包括：耐大氣腐蝕的橋梁鋼，從Q345到Q500、從C級到F級，都有成功的工程應用。隨著瓊州海峽、臺灣海峽、煙（臺）大（連）跨海通道的規劃，開發高性能橋梁用鋼勢在必行，這樣不僅有助于提高橋梁的跨越能力、減少用鋼量及基礎費用，而且，對降低成本也大有好處。目前已成功開發出了Q690qE鋼，但尚未大批量用于實際工程，其可焊性及質量穩定性等還需進一步研究提高，以適應大生產的需要。
鋼梁制造過程中的自動化水平有待進一步提高
隨著鋼橋梁制造業轉型升級及智能化制造技術的研究應用，鋼橋梁制造的自動化設備需要進一步研發，尤其在鋼箱梁節段、鋼塔節段、組合梁節段、鋼桁梁桿件等的組裝、焊接、除銹、涂裝工序，盡量實現自動或機械操作，代替手工操作。實現鋼梁節段或桿件機械化、自動化作業的最大障礙是非標設計，導致節段或桿件種類繁多，很難標準化、批量化制造。
現在，我們應該根據各類鋼橋梁節段或桿件的結構特點，開發適應性較強、能滿足相應節段或桿件焊接的設備，以提高鋼橋梁制造的機械化、自動化水平。如：鋼箱梁節段外表面已開發了自動化的除銹、涂裝系統，但系統的穩定性等尚需不斷完善。
控制建造成本、做到設計合理至關重要
隨著交通運輸部“關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見”的出臺，國內掀起了公路鋼結構橋梁建造的高潮，除了原來的大跨度及特殊橋梁采用鋼結構外，現在的市政橋梁、不少高速公路橋梁也采用了鋼結構。然而，目前最大的問題是建造成本，較高的造價是大力推廣鋼結構橋梁的主要障礙。
對鋼橋梁造價影響最大的是設計合理性問題，由于近幾年橋梁項目較多，而有經驗的鋼橋梁設計人員嚴重缺乏，導致多個項目設計不合理、成本增加。主要表現在以下幾個方面——
1.過度焊接問題。焊接結構不是鑄造結構，盲目增加熔透焊縫有百害而無一利。合理的焊接結構應按需要布置焊縫和設定焊角尺寸，盡量減少焊接熱過程帶來的損傷，低損傷度的焊接接頭是結構耐久性的根本保證。而現在的許多鋼橋梁熔透焊縫很多，從橋梁受力角度沒有必要，而過度焊接導致的較大焊接變形。對結構性能沒有任何好處（如：熱矯變形對結構的耐久性并無好處）。
2.鋼材選材等問題。近期，調研了一座1990年代建造的單線鐵路鋼桁梁大橋，采用16Mnq鋼，每延米用鋼量不足3噸，和現在的同類型橋梁設計相比，真可謂非常經濟。合理選材是降低成本的有效途徑之一，應嚴格按照橋位的環境、氣候條件及選材原則選材，切忌一味拔高要求。如：能用D級的絕不用E級；對于鋼材的交貨狀態，應根據不同交貨狀態的焊接性來確定，做到既合格又合用；鋼材級別提高了，相應的重量應該降低，過大的安全系數會導致造價增加。
3.涂裝體系問題。如：前面提到的，常規的長效型涂裝體系完全能夠滿足防腐耐久性的要求，不宜選用熱噴鋅（鋁）等相應的配套體系，否則，既不環保，造價又高；適宜地區建造免涂裝耐候鋼橋梁既有利于環保，又有利于降低全壽命周期的成本。
4.標準化制造的問題。目前的橋梁標準化設計不夠，即使相似的地形地質條件、跨度設置等，設計的橋梁也各不相同。故，難以實現像汽車、飛機等標準化的制造，只能對部分單元件實現標準化制造。因此，提高設計的標準化水平，也是提高制造效率、降低制造成本的關鍵因素之一。
面對我國橋梁建設取得的成就和當前環保壓力大、技工短缺等現狀，做好鋼橋梁制造業的技術研發及轉型升級尤為重要。智能化制造是發展方向，經濟、合理的設計是確保成本最優、綠色環保的關鍵，同樣應該引起高度的重視。
