現代橋梁鋼結構整體設計及優化分析

樊城源

摘 要：現代橋梁建設工程中，比較傾向于鋼結構設計，通過鋼結構設計提升橋梁的強度和剛度，保障橋梁結構的穩定性。橋梁鋼結構整體設計的過程中，需要采取恰當的優化措施，滿足橋梁設計的需求。鋼結構設計逐漸成為橋梁建設的重點項目，必須做好鋼結構整體設計及優化的工作。因此，本文通過對現代橋梁鋼結構進行研究，分析整體設計及優化的方式。

關鍵詞：橋梁；鋼結構；整體設計；優化

橋梁鋼結構具有高強度、高性能的優勢，可以使用在各種類型的橋梁工程中，鋼結構在橋梁工程中占有很高的應用比重，在很大程度上提升橋梁工程的建設水平。綜合考慮橋梁工程建設的需求，優化鋼結構的整體設計，強化鋼結構設計的各項內容，利用優化的方式完善鋼結構整體設計的應用，規范現代橋梁工程建設的質量標準。

一、現代橋梁鋼結構實踐設計的方式

現代橋梁鋼結構設計中，應注重整體性原則的約束，按照現代橋梁事業的發展要求，完善橋梁工程中鋼結構整體設計。現代橋梁鋼結構實踐設計中，涉及到幾點重要的因素，結合橋梁鋼結構的整體性需求，分析鋼結構實踐設計的內容，如下：

1、抗傾覆

橋梁鋼結構的質量較輕，橫向抗傾覆是鋼結構整體設計中的首要內容，此類設計內容關系到橋梁工程建設的質量水平，防止橋梁運營中出現傾覆或變形超規范要求問題。橋梁鋼結構的跨度大，需要根據橋面寬度設計橫梁抗傾覆，確保橫梁結構達到受力均勻的狀態[1]。橫梁抗傾覆設計中，應該著重考慮偏心受力的問題，通過準確的數據計算規避偏心問題，符合橫梁抗傾覆的載荷設計，即使橋面上設計多條車道，也能保障橋梁的穩定性。

2、焊接

現代橋梁鋼結構內的焊接設計，與橋梁鋼結構的強度相關，規范鋼結構中的焊接設計，消除鋼結構內的連接差異，強化鋼結構的性能。橋梁鋼結構接頭是焊接的重點，需要按照焊接的規范執行。為提升焊接設計的水平，針對焊接工藝提出三項要求，分析如：（1）按照橋梁鋼結構焊接的要求確定焊縫的形式；（2）焊接過程中保持受力平衡，盡量規避焊接殘余應力的干擾；（3）焊接時同步安排無損檢測，以免焊接時影響鋼結構的性能。

3、加勁肋

加勁肋是加強構件，應用在橋梁鋼結構的局部位置，如：載荷集中處，分擔集中載荷中的受力，避免橋梁鋼結構內的受力過于集中。加勁肋設計必須以橋梁鋼結構設計為主，通過相關的數據計算決策加勁肋的應用。加勁肋設計并不是隨意執行的，需要根據橋梁鋼結構設計的需要，增設加勁肋。加勁肋設計時，最先以豎向加加勁肋為主，如不能達到標準的強度，再使用水平加勁肋，補充豎向上的不足。

4、橫梁

現代橋梁工程的主道設計較寬，不利于鋼結構的整體設計，實際鋼結構整體設計中，綜合考慮橋梁車道的要求，設計鋼箱梁橫梁[2]。橫梁設計時需要加勁肋的配合，以某橋梁鋼結構的鋼箱梁橫梁設計為例，分析具體的設計方式。首先該橋梁鋼結構在豎向受力方面稍顯不足，需要根據橋梁支梁的計算數據，確定鋼箱梁橫梁設計的方式；然后安排豎向加勁肋，該橋梁工程中在支座位置處設計豎向加勁肋，滿足均勻受力的需求；最后針對鋼箱梁橫梁設計中豎向加勁肋受力不足的位置，加設橫向加勁肋，落實橫梁設計中的各項數據。

5、人孔

人孔設計是橋梁鋼結構整體設計中的輔助部分，為鋼結構施工提供便捷的方式。人孔設計的位置集中在鋼結構的頂板，此部分設計要以鋼結構的跨徑為主，同時檢測橋梁鋼結構中計算應力結果較小的地方設計人孔，提升鋼結構的受力。人孔設計的嚴謹性高，必須結合橋梁鋼結構方案的具體規劃，以此來加強鋼結構整體設計的力度。

二、現代橋梁鋼結構整體設計的優化保障

現代橋梁鋼結構整體設計的內容多，其中包含大量的關鍵性因素，結合鋼結構整體設計的內容，綜合規劃出鋼結構整體設計的優化措施，提高現代橋梁的建設水平。現代橋梁鋼結構優化的目的是落實整體設計的內容，保障設計方案的可實施性，進而確保橋梁工程的安全、穩定。分析現代橋梁鋼結構整體設計的優化措施，如下：

1、規劃損傷容限

橋梁鋼結構整體設計中，很容易出現設計誤差或偏差干擾鋼結構的質量性能，導致鋼材料出現質量缺陷[3]。針對此類問題設計優化措施，分析質量缺陷是否潛在更大的風險，通過規劃損傷容限規避質量缺陷的影響，進而強化設計優化的應用。損傷容限是現代橋梁鋼結構整體設計主要的優化方式，因為橋梁工程領域，完整與缺陷是相互的，只要發生質量缺陷，就會對鋼結構的整體造成影響，所以規劃損傷容限可以降低質量缺陷的破壞力度，保護鋼結構的安全穩定，阻斷質量缺陷的深化發展。

2、樹立設計目標

我國在橋梁行業中，規范了鋼結構的使用，要求橋梁鋼結構設計達到安全的標準，由此才能投入橋梁工程建設中。鋼結構整體設計中牽扯的數據、參數較多，增加了設計優化的困難度，因此，橋梁工程在鋼結構整體設計優化中樹立設計目標，通過設計目標優化鋼結構的應用。分析設計優化的目標，如：（1）完整性目標，不僅要求鋼結構設計達到完整的目標，還要保障設計中的載荷、構造、施工等都具有完整的特性，規范鋼結構整體設計的過程；（2）安全目標，其為鋼結構整體設計優化的主要目標，能夠按照橋梁鋼結構設計的常規要求，安排優化措施，體現設計優化的優勢。

三、現代橋梁鋼結構設計的質量控制

現代橋梁鋼結構整體設計及優化中，需提高對質量控制的重視度，利用質量控制規范鋼結構設計，保障其在橋梁工程施工建設中的價值。

1、設計參數的質量控制

橋梁鋼結構設計中的參數占有很大的影響比重，也是設計與優化重點控制的對象，嚴格控制參數的質量，確保各種參數的準確度，發揮參數控制的優勢。參數是質量控制的核心，有利于規避設計參數中潛在的風險，防止鋼結構整體設計中的載荷或受力偏差，由此可見：設計參數的質量控制，在現代橋梁鋼結構整體設計具有積極的保障作用。

2、設計方案的質量控制

設計方案是現代橋梁鋼結構整體設計的根本，包含鋼結構設計所需要的全部信息，而且能夠約束施工人員的行為，以免影響鋼結構施工的質量[4]。全面控制設計方案的質量，完善鋼結構設計方案的應用，一方面穩定現代橋梁鋼結構整體設計的內容，另一方面協助設計優化，促使鋼結構設計能夠符合現代橋梁工程發展的需求，提升橋梁鋼結構設計的標準，同時提高鋼結構整體設計的水平。

結束語：

現代橋梁鋼結構整體設計中，包含諸多需要優化控制的關鍵點，采取科學的優化措施及質量控制，確保鋼結構設計的準確度，規范其在橋梁工程建設中的實際應用。橋梁鋼結構設計中應該深化整體性原則，結合橋梁工程現場的實際需求，在優化設計的作用下，落實鋼結構的設計內容，體現鋼結構整體設計與優化的優勢。

參考文獻：

[1] 朱玲林.現代橋梁鋼結構整體設計與優化[J].中國建筑金屬結構，2013，12：24.

[2] 史梁.試析橋梁鋼結構整體設計優化策略[J].中國新技術新產品，2011，19：138.

[3] 陳遙.橋梁鋼結構的整體設計策略[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010，04：182.

[4] 李志軍.淺談橋梁鋼結構的整體設計策略[J].中國建筑金屬結構，2013，10：195-196.