编者按
2025年是“十五五”规划年,不同于以往的增量规划,减量和生存是钢铁行业“十五五”时期的两大特征。生存之上是发展,仅仅保生存是不可持续的,积极谋篇布局、培育新的增长点是应对未来的必选项。中国钢铁“十五五”面临怎样的发展形势,如何保生存,又要培育怎样的未来?信息标准院组建了以张龙强院长为首的“十五五”工作专班,愿为政府、行业、企业献计献策,共商发展大计。即日起,我院将陆续刊登专班研究课题部分成果概要文章,包括形势研判、增量分析、生存之道、发展破局等,供业界参考探讨。
钢结构桥梁用钢增量测算及推广建议
冶金工业信息标准研究院
“十五五”工作专班
近年来,我国桥梁行业高速发展,钢结构桥梁建设取得积极成效,初步估算桥梁钢结构占钢结构加工总量的17%左右,是钢结构建筑的重要支撑。另一方面,我国钢结构桥梁数量占比目前只有3%左右,明显低于日本、美国等国家的25%~40%。因此,以桥梁为切入点推广钢结构应用,充分发挥钢结构高强度、易回收、施工快等优势,不仅符合绿色化、长寿命、高效化等现代化建筑发展趋势,同时为钢材市场带来新的需求增量。特别是考虑全生命周期资源循环利用的明显优势,钢结构桥梁的综合成本和社会效益更为显著。
一、我国桥梁建设总体保持快速增长
近年来,我国桥梁工程得到快速发展,已经满足穿山、越海、进城等各类需求,工程规模和技术水平均达到世界领先水平。
从总量上看,截至2023年底,全国公路桥梁总数107.93万座、9528.82万延米,其中特大桥10239座、1873.01万延米,大桥17.77万座、4994.37万延米。此外,在市政桥梁方面,根据住建部统计数据,截至2023年底,我国城市及县城桥梁共10.8万座,其中特大桥和大桥约1.5万座、立交桥约7200座。
从年度增量上看,2011年以来,我国公路桥梁数量每年新增2万座以上(2018年除外,当年为1.9万座)、年新增长度超过280万延米,特别是2022年,新增公路桥梁7.21万座、1196万延米,达到阶段峰值。城市桥梁方面,近年来新增数量在2000—4000座,其中特大桥和大桥年新增300—1000座,立交桥新增数量在500座以下。
图1 全国公路桥梁统计结果
图2 全国城市桥梁统计结果
从桥梁类型看,按建造材料可分钢结构桥梁和混凝土桥梁两大类,按结构形式可分为梁式桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。从用钢品种上看,混凝土桥梁,最主要的用钢品种是钢筋,如梁式桥横梁、桥墩,以及桩基础等均大量使用钢筋;钢结构桥梁,其下部结构用钢与钢筋混凝土桥梁类似,上部结构则主要采用钢管或钢板,如钢箱梁、钢管拱。此外,钢绞线、波纹管、焊接钢筋网以及锚具、护栏等钢材制品在桥梁上也有较多应用。
二、钢结构桥梁用钢具有较大提升空间
据测算,当前我国桥梁用钢(本文指公路桥梁和城市桥梁,下同),占全国用钢总量的5%以上。桥梁建设用钢量与其类型、跨度、载荷、桥墩高度及桥梁用钢强度等级密切相关。如强度方面,采用Q420钢材可较Q345用钢量减重约20%。不同类型桥梁建设用钢强度差异较大,如采用预应力混凝土的小箱梁单位用钢量约210kg/m2,国内跨度500m以上斜拉桥扁平钢箱梁的用钢量在400-700kg/m2,而某大跨度钢管拱桥单位用钢量则达1100kg/m2,用钢强度明显高于混凝土桥梁。基于此,对特大型、大型、中小桥公路桥梁,以及立交桥、过街天桥等市政桥梁进行分类,并结合不同区域典型桥梁用钢总量和单位面积用钢、桥梁建设周期等对桥梁用钢进行测算,2016年以来我国桥梁用钢量如图3所示。
2016—2018年,我国桥梁年用钢量约3000万吨;2019年—2022年,我国桥梁建设规模逐步扩大,年用钢量由3500万吨快速增加到近6000万吨。2023年公路桥梁当年建成规模有所回落,城市桥梁用钢相对平稳,同时当年公路建设固定资产投资下降,测算当年桥梁用钢量下降至5400万吨左右。
图3 2016年以来公路和城市桥梁用钢量
基于以上桥梁用钢调研分析结果,以2023年新增桥梁数量和长度为基数,并假定未来50%的新建桥梁采用钢结构形式,测算钢材需求年度增量约3000万吨,接近目前每年钢筋需求减量,届时桥梁建设对钢材需求贡献度将达到10%左右。
此外,采用钢结构桥梁替代混凝土桥梁,不涉及住宅钢结构目前存在的美观性、舒适度、防火等尚不完善的问题,更加有利于提高安全性、施工效率、用钢强度和绿色化水平等,是拓展用钢增量的重要路径,也是钢铁助力下游绿色高质量发展的重要示范场景。
三、主要工作建议
规划先行,统筹推进。强化国家顶层设计,建议由国家有关部门牵头制定推动钢结构建筑全产业链协同发展规划和行动方案,建立部际联席会议、产业联盟双轮驱动机制,加快完善产业发展政策体系。大力推动钢结构建筑设计、施工规范与钢结构用钢协调统一,构建钢结构桥梁产业生态圈,推动钢结构建筑全产业链协同发展。
政策加力,注入动能。统筹相关部门加快形成政策组合拳。建议交通运输相关部门,结合发展现状修订《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》,明确桥梁类型发展方向,为公路桥梁产业发展提供清晰指引。此外,针对钢结构的高成本等问题,建议通过加大财政支持力度,设立专项资金等方式,对采用钢结构桥梁的项目给予资金补贴或贷款贴息,推动规模化应用。
标准引领,示范推广。加强钢材标准与桥梁设计规范的衔接,结合钢材标准尺寸或规格,合理划分构件和节段,打造适宜钢结构工厂化制造、工业化生产、装配式施工的现代桥梁建设模式。通过结构标准化、加工智能化,更好地提升钢结构桥梁建造品质,降低建设成本,提高生产效率。总结一批可复制可推广的成功经验,结合区域特点因地制宜地确定推广运用。
供需结合,协同发展。建议钢铁企业围绕桥梁用钢深入推进服务型制造,一是在强度、韧性、焊接、抗疲劳等方面研发高性能桥梁用钢;二是扎实推进大型和超大型热轧H型钢在钢结构桥梁领域的应用,扩大高效能钢材应用;三是研发低成本长寿命桥梁用钢,减少建设初期涂装材料和施工等投资成本、延长桥梁安全服役年限,通过优质的产品和服务促进钢铁和桥梁行业的协同发展。
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