編者按
2025年是“十五五”規劃年,不同于以往的增量規劃,減量和生存是鋼鐵行業“十五五”時期的兩大特征。生存之上是發展,僅僅保生存是不可持續的,積極謀篇布局、培育新的增長點是應對未來的必選項。中國鋼鐵“十五五”面臨怎樣的發展形勢,如何保生存,又要培育怎樣的未來?信息標準院組建了以張龍強院長為首的“十五五”工作專班,愿為政府、行業、企業獻計獻策,共商發展大計。即日起,我院將陸續刊登專班研究課題部分成果概要文章,包括形勢研判、增量分析、生存之道、發展破局等,供業界參考探討。
鋼結構橋梁用鋼增量測算及推廣建議
冶金工業信息標準研究院“十五五”工作專班
近年來,我國橋梁行業高速發展,鋼結構橋梁建設取得積極成效,初步估算橋梁鋼結構占鋼結構加工總量的17%左右,是鋼結構建筑的重要支撐。另一方面,我國鋼結構橋梁數量占比目前只有3%左右,明顯低于日本、美國等國家的25%~40%。因此,以橋梁為切入點推廣鋼結構應用,充分發揮鋼結構高強度、易回收、施工快等優勢,不僅符合綠色化、長壽命、高效化等現代化建筑發展趨勢,同時為鋼材市場帶來新的需求增量。特別是考慮全生命周期資源循環利用的明顯優勢,鋼結構橋梁的綜合成本和社會效益更為顯著。
一、我國橋梁建設總體保持快速增長
近年來,我國橋梁工程得到快速發展,已經滿足穿山、越海、進城等各類需求,工程規模和技術水平均達到世界領先水平。
從總量上看,截至2023年底,全國公路橋梁總數107.93萬座、9528.82萬延米,其中特大橋10239座、1873.01萬延米,大橋17.77萬座、4994.37萬延米。此外,在市政橋梁方面,根據住建部統計數據,截至2023年底,我國城市及縣城橋梁共10.8萬座,其中特大橋和大橋約1.5萬座、立交橋約7200座。
從年度增量上看,2011年以來,我國公路橋梁數量每年新增2萬座以上(2018年除外,當年為1.9萬座)、年新增長度超過280萬延米,特別是2022年,新增公路橋梁7.21萬座、1196萬延米,達到階段峰值。城市橋梁方面,近年來新增數量在2000—4000座,其中特大橋和大橋年新增300—1000座,立交橋新增數量在500座以下。
圖1 全國公路橋梁統計結果
圖2 全國城市橋梁統計結果
從橋梁類型看,按建造材料可分鋼結構橋梁和混凝土橋梁兩大類,按結構形式可分為梁式橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等。從用鋼品種上看,混凝土橋梁,最主要的用鋼品種是鋼筋,如梁式橋橫梁、橋墩,以及樁基礎等均大量使用鋼筋;鋼結構橋梁,其下部結構用鋼與鋼筋混凝土橋梁類似,上部結構則主要采用鋼管或鋼板,如鋼箱梁、鋼管拱。此外,鋼絞線、波紋管、焊接鋼筋網以及錨具、護欄等鋼材制品在橋梁上也有較多應用。
二、鋼結構橋梁用鋼具有較大提升空間
據測算,當前我國橋梁用鋼(本文指公路橋梁和城市橋梁,下同),占全國用鋼總量的5%以上。橋梁建設用鋼量與其類型、跨度、載荷、橋墩高度及橋梁用鋼強度等級密切相關。如強度方面,采用Q420鋼材可較Q345用鋼量減重約20%。不同類型橋梁建設用鋼強度差異較大,如采用預應力混凝土的小箱梁單位用鋼量約210kg/m2,國內跨度500m以上斜拉橋扁平鋼箱梁的用鋼量在400-700kg/m2,而某大跨度鋼管拱橋單位用鋼量則達1100kg/m2,用鋼強度明顯高于混凝土橋梁。基于此,對特大型、大型、中小橋公路橋梁,以及立交橋、過街天橋等市政橋梁進行分類,并結合不同區域典型橋梁用鋼總量和單位面積用鋼、橋梁建設周期等對橋梁用鋼進行測算,2016年以來我國橋梁用鋼量如圖3所示。
2016—2018年,我國橋梁年用鋼量約3000萬噸;2019年—2022年,我國橋梁建設規模逐步擴大,年用鋼量由3500萬噸快速增加到近6000萬噸。2023年公路橋梁當年建成規模有所回落,城市橋梁用鋼相對平穩,同時當年公路建設固定資產投資下降,測算當年橋梁用鋼量下降至5400萬噸左右。
圖3 2016年以來公路和城市橋梁用鋼量
基于以上橋梁用鋼調研分析結果,以2023年新增橋梁數量和長度為基數,并假定未來50%的新建橋梁采用鋼結構形式,測算鋼材需求年度增量約3000萬噸,接近目前每年鋼筋需求減量,屆時橋梁建設對鋼材需求貢獻度將達到10%左右。
此外,采用鋼結構橋梁替代混凝土橋梁,不涉及住宅鋼結構目前存在的美觀性、舒適度、防火等尚不完善的問題,更加有利于提高安全性、施工效率、用鋼強度和綠色化水平等,是拓展用鋼增量的重要路徑,也是鋼鐵助力下游綠色高質量發展的重要示范場景。
三、主要工作建議
規劃先行,統籌推進。強化國家頂層設計,建議由國家有關部門牽頭制定推動鋼結構建筑全產業鏈協同發展規劃和行動方案,建立部際聯席會議、產業聯盟雙輪驅動機制,加快完善產業發展政策體系。大力推動鋼結構建筑設計、施工規范與鋼結構用鋼協調統一,構建鋼結構橋梁產業生態圈,推動鋼結構建筑全產業鏈協同發展。
政策加力,注入動能。統籌相關部門加快形成政策組合拳。建議交通運輸相關部門,結合發展現狀修訂《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》,明確橋梁類型發展方向,為公路橋梁產業發展提供清晰指引。此外,針對鋼結構的高成本等問題,建議通過加大財政支持力度,設立專項資金等方式,對采用鋼結構橋梁的項目給予資金補貼或貸款貼息,推動規模化應用。
標準引領,示范推廣。加強鋼材標準與橋梁設計規范的銜接,結合鋼材標準尺寸或規格,合理劃分構件和節段,打造適宜鋼結構工廠化制造、工業化生產、裝配式施工的現代橋梁建設模式。通過結構標準化、加工智能化,更好地提升鋼結構橋梁建造品質,降低建設成本,提高生產效率。總結一批可復制可推廣的成功經驗,結合區域特點因地制宜地確定推廣運用。
供需結合,協同發展。建議鋼鐵企業圍繞橋梁用鋼深入推進服務型制造,一是在強度、韌性、焊接、抗疲勞等方面研發高性能橋梁用鋼;二是扎實推進大型和超大型熱軋H型鋼在鋼結構橋梁領域的應用,擴大高效能鋼材應用;三是研發低成本長壽命橋梁用鋼,減少建設初期涂裝材料和施工等投資成本、延長橋梁安全服役年限,通過優質的產品和服務促進鋼鐵和橋梁行業的協同發展。
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