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2026-11-06

机场旅客登机桥钢结构用钢材:伸缩通道与轮架选型

机场旅客登机桥钢结构用钢材:伸缩通道与轮架选型

登机桥是每天都在变位几百次的活动钢结构,它的寿命由焊缝疲劳细节和轮架防腐决定,而不是由屈服强度决定。选 Q355B 只是起点,接机口框、伸缩套筒、行走轮架这三处的做法才真正决定十年后会不会开裂。

写在前面:登机桥属于特种设备范畴,钢材只是其中一环,但恰恰是这一环最容易被按普通钢结构去套料。我们给机场配套件厂供过卷制钢管与箱型梁用板,深知图纸上写”Q355B”和实际能不能用,中间差着疲劳等级与镀锌层两道关。各类钢管与型钢的规格表可以在官网 rzsteel.cn 查到。

一、基础身份信息

1.1 牌号与标准

主体结构用 Q355B(GB/T 1591-2018),重要受力节点建议 Q355D;通道桁架的方矩管执行 GB/T 6728-2017 或 GB/T 13793-2016;行走轮架箱型梁用 Q355B 中厚板焊接。整体设计参照 MH/T 6028 与厂家企标,焊接质量按 GB/T 50205 二级焊缝。

1.2 国内外对标

部位 国标 欧标 美标 说明
通道桁架 Q355B S355JR A572 Gr.50 疲劳为主,冲击温度按地域定
轮架箱梁 Q355B 厚板 S355J2 A709 Gr.50 需 Z 向性能时注 Z15
走道板 Q235B 热镀锌 S235JR A36 锌层与防滑优先
销轴 45# 调质 C45E 1045 表面硬度与配合公差

1.3 大类与供货形态

供货以方矩管(160×160×8、200×200×10)与热轧中厚板(12~30 毫米)为主,少量用卷制圆管做伸缩套筒。通道节段在厂内预拼后整体运输,单节长度一般 8~12 米,运输受限的机场需分节到现场拼装。

二、化学成分

牌号 C(%) Mn(%) Si(%) P(%) S(%) 备注
Q355B ≤0.20 ≤1.60 ≤0.50 ≤0.035 ≤0.035 焊接结构常用
Q355D ≤0.20 ≤1.60 ≤0.50 ≤0.030 ≤0.030 -20℃冲击
Q235B ≤0.20 ≤1.40 ≤0.35 ≤0.035 ≤0.035 次要构件
45# 0.42~0.50 0.50~0.80 0.17~0.37 ≤0.035 ≤0.035 销轴、轮轴

对疲劳构件来说,硫与氧的含量比牌号更关键:夹杂物是裂纹萌生点,做高频往复部位的钢材最好要求 S≤0.020,或直接选用 Z 向性能板。

三、力学性能

牌号 屈服(MPa) 抗拉(MPa) 伸长率(%) 冲击
Q235B ≥235 370~500 ≥26 20℃ ≥27J
Q355B ≥355 470~630 ≥22 20℃ ≥34J
Q355D ≥355 470~630 ≥22 -20℃ ≥34J
45# 调质 ≥355 ≥600 ≥16 按需

疲劳校核口径

焊缝细节 疲劳类别 200 万次应力幅(MPa)
母材轧制边 160 160
纵向自动焊 125 125
横向对接焊(磨平) 112 112
角焊缝(未熔透) 80 80
角焊缝(焊趾打磨) 90 90

接机口框每天起落上百次,按每天 200 次、十年 70 万次计算,应力幅要按 100 万次以上的曲线取值,比常规建筑结构严得多。

四、金相组织

方矩管母材为铁素体加珠光体,冷弯圆角区存在加工硬化与残余应力;焊接热影响区的粗晶区是疲劳裂纹的常见起点。箱型梁的角焊缝如果做在受拉侧,焊趾的咬边哪怕只有 0.3 毫米,也会把疲劳类别从 90 拉到 80 以下。

五、加工工艺性能

焊材用 ER50-6 或 J427,板厚 12 毫米以上预热 100℃,层间温度不超过 250℃。伸缩套筒处的滑动面不要焊接,必须满焊的部位要磨平并做机加工保证配合间隙 2~3 毫米。整桥焊接完成后退火消除应力,特别是接机口框这类多向约束节点。

六、特殊功能特性

七、应用场景

场景 常用跨度 结构形式 要点
近机位登机桥 20~35m 桁架通道+伸缩段 疲劳与行程
远机位固定廊道 15~30m 桁架或刚架 防腐与排水
航站楼固定端 8~15m 刚架+旋转平台 回转支承
登机桥检修平台 — 型钢框架 荷载与栏杆

不适用与替代

跨度超过 40 米、又要大幅升降的场合,纯钢结构自重偏大,配重与升降机构成本上升,改做铝合金通道可减重三成,但铝合金焊接疲劳与防腐做法完全不同,不能混用工艺。高频使用的枢纽机场不建议用普通镀锌而不加面漆,机坪的除冰液对锌层侵蚀很快。

方案 自重 疲劳表现 造价
钢桁架通道 重 好 中
铝合金通道 轻 中 高
钢箱梁通道 中 好 中高

八、供货验收规范

项目 要求 方法
方矩管壁厚 ≥名义值 90% 超声测厚
桁架节间尺寸 ±3mm 钢尺与全站仪
二级焊缝 UT 20% 超声波
镀锌层 平均≥85μm,局部≥70μm 磁性测厚
预拼装 相邻节段错台≤2mm 试拼

预拼装是最容易省掉的一步,但登机桥的节段在现场拼接时无法修配,错台 5 毫米就会导致密封条压不实,雨天漏水。

九、市场采购指南

登机桥整机由少数几家专业厂供货,钢构是其上游分包,采购多按图纸分件。周期上,箱型梁与卷制筒节需 20~30 天,热镀锌再加 7 天。机场项目普遍要求提供材料溯源与焊工资质,接单前先确认能不能配套出资料。

鉴别冒充集中在两点:用 Q235B 替代 Q355B 做通道桁架,以及镀锌层虚标。前者可用光谱或火花鉴别,后者用磁性测厚仪,重点测下弦杆底部与走道板背面这些不显眼的位置。

十、材料缺陷与失效分析

真实事故里排序最高的是接机口框焊缝开裂,成因是未按疲劳细节施焊加未退火;其次是行走轮架的锈蚀减薄,轮架长期处在机坪积水与除冰液环境中,锌层不足时 5~8 年就要更换;再次是伸缩段密封条失效导致通道进水,钢构本身未坏但电气系统先出问题。

十一、附录

牌号速查

部位 牌号 附加要求
通道桁架 Q355B/D 疲劳校核
轮架箱梁 Q355B 厚板 可注 Z15
走道板 Q235B 热镀锌 100μm
销轴 45# 调质 表面淬火 HRC45

换算

方矩管米重按 ((A+B)×2÷3.14-t)×t×0.02466 计算(A、B、t 单位毫米)。160×160×8 的管每米约 37.7 公斤,一节 10 米通道两侧各一根主弦,光主弦就 754 公斤,加上腹杆与走道,单节重量常在 3 吨以上,吊装方案要按这个量级准备。

十二、常见问题(FAQ)

问:登机桥通道为什么多用方矩管桁架而不是实腹梁? 答: 因为通道要同时承受竖向荷载、侧向风载与扭转,桁架用腹杆把弯矩转成弦杆的轴力,材料利用率高,同样刚度下重量能省三成,这对需要升降和行走的活动结构非常关键。实腹梁只在短跨和需要封闭内腔布置设备的场合才用,且要额外做加劲肋防止腹板鼓屈。

问:接机口框这类频繁起落的节点,焊接要注意什么? 答: 三个要点:一是坡口必须全熔透,不能留根部和未熔合;二是焊趾打磨圆滑,把疲劳类别从 80 提到 90 以上;三是整框焊完做去应力退火,多向约束的节点残余应力很高,不退火在交变荷载下会起裂。有条件的话把关键焊缝改为螺栓连接,疲劳表现通常比焊接更好。

问:机坪环境钢材要按什么防腐等级设计? 答: 应按 ISO 12944 的 C5 或 CX 级考虑,实际做法是热浸镀锌 85 微米以上再做环氧底漆加聚氨酯面漆,干膜总厚 240 微米以上。仅做镀锌不加面漆的方案在除冰液频繁使用的北方机场,通常 6~8 年就出现锌层消耗,维护成本反而更高。

问:伸缩段的搭接长度和间隙怎么定? 答: 搭接长度一般取最大行程的 1.5 倍,间隙控制在 2~3 毫米,太小会卡、太大密封条压不实。钢构制作时要按最大行程加温度变形量留余量,北方机场温差 60℃ 时,一节 10 米通道的伸缩量可达 8 毫米,这部分必须算在间隙里。

问:登机桥钢构到货验收最容易漏哪一项? 答: 最容易漏预拼装。单节看着都好,现场拼起来错台、孔位不齐,返工只能配钻或加垫板,密封与外观都受影响。建议在厂内做两节预拼并记录错台与孔位偏差,同时核对镀锌层在下弦杆底部等积水部位的实测值,这两项最能反映真实制造水平。

延伸阅读:更多钢材选型与采购实务内容

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