探究現代橋梁設計中鋼結構的完整性設計

路 慶

（ 黑龍江 哈爾濱150000）

1 概述

橋梁建設的重要性已經是眾所周知的,為了能夠符合現代化社會的發展,保證未來經濟社會可以更好更快地可持續發展,重視橋梁建設工程質量是非常重要的。 隨著經濟的發展,越來越多的車輛駛入橋梁,橋梁承擔的重量和負擔也在不斷增加,久而久之,橋梁建設中就會出現越來越多的超載問題,而正是由于超載問題的存在才會直接影響橋梁的使用質量和壽命。 因此,有效延長橋梁使用壽命才是解決問題的根本,而重視橋梁結構完整性設計又是提升橋梁建設質量最本質的方式,只有正確處理好橋梁運載力和承受力之間的關系,才能夠減少橋梁結構變化。

2 橋梁鋼結構完整性設計的重要性

目前最常見的焊接橋梁結構方式是單元筋焊接的方式,這種方式能夠延長橋梁使用年限,增加橋梁承載能力,因此在橋梁設計過程中,工作人員應該盡可能多地選擇這種方式優化橋梁結構,保證橋梁的承載強度和穩定性。 但是這種方式還是存在一定的弊端,主要是由于這種方式建設的橋梁很難滿足我國現存的安全性和耐久性要求。 雖然我國目前的焊接技術已經達到世界先進水平,但是目前存在的問題多發生在橋梁比較隱蔽的位置,這些位置是不太容易被修補,而且由于年久失修會越來越嚴重,從而直接縮短橋梁的使用壽命。 因此在橋梁設計初期,應該充分考慮這種現象,將橋梁可能出現損傷的位置以及損傷程度都進行全面評估,一方面需要提升橋梁的剛度和強度,還有一方面就是要重視橋梁承受持久性傷害的能力,只有滿足以上兩方面的需求,才能夠確保橋梁建設更加完整。

3 我國現代橋梁的使用現狀

3.1 交通荷載大

經濟社會發展導致家用車輛使用數量越來越多,這一現象是不可避免的,由于人們的出行模式越來越多樣化,而且道路越來越發達,導致人們的出行頻率也大大提高。 但正是由于這種情況導致交通壓力與日俱增,對于橋梁工程建設而言帶來較大威脅。 交通量不斷增大,負載也在不斷增大,尤其是大一點的城市,交通擁堵問題已經是老生常談,這種情況不僅影響城市的發展,對于道路橋梁建設而言也是帶來許多不便。 為了緩解交通壓力,對于高架橋梁的投資逐年增多,雖然這種方式能夠改善城市交通,但是道路建設又會面臨更多問題,尤其是橋梁結構的損壞。

3.2 超載現象嚴重

目前我國現存的橋梁工程中,有許多是早期修建的,但是受限于技術工藝,橋梁荷載能力十分有限,面對現代化城市建設就會顯的承載能力不足。 尤其是在一些大城市,交通壓力逐日增高,早期修建的橋梁工程或多或少會存在荷載增加的問題,同時超載問題也是不可避免的,因此相關部門應該重視橋梁工程的定期維修,這樣才能夠保證內部結構不會因為年久失修而遭到破壞,尤其是針對橋梁工程的穩定性和安全性,應該投入更多的人力物力財力,從而可以從根本上解決橋梁超載問題,恢復橋梁正常使用。

4 橋梁鋼結構損傷表現形式

科學技術的發展直接關系到橋梁建設質量,為了能夠更好地保證我國橋梁建設質量有所提高, 最關鍵的就是重視材料的選擇,在設計初期,應該選擇高強度材料,從而保證橋梁建設剛度和強度。 正是由于現代化技術的不斷普及,我國橋梁結構設計工作者已經將設計重點轉移到施工工藝損傷方面,也就是說利用材料強度來抵抗橋梁損傷。 一般而言,橋梁鋼結構損傷的表現形式多樣化,主要集中在以下幾點：第一,雜質問題。 應用于橋梁建設中的材料不僅限于一種,而是存在多種選擇,尤其是針對非金屬材料,會有較多雜質產生,這樣一來對于橋梁建設而言影響較大,如果雜質種類較多,材料不純會直接影響橋梁結構建設。第二,功能問題。進行鋼結構焊接的時候,如果不能對金屬結晶進行有效處理, 會直接影響焊接部位功能,導致整體性下降,為日后道路使用埋下隱患。第三,損傷問題。在處理橋梁損傷部位的時候,如果焊接技術或者操作不到位,會出現焊接損傷,導致疲勞裂紋出現,影響橋梁使用質量。第四,細節問題,面對橋梁鋼結構損傷處理時,存在許多復雜的細節,因此應該對各個細節工作提高重視,防止出現更嚴重的結構損傷。第五,環境問題,由于橋梁結構出現損傷離不開環境的變化,尤其是鋼結構的腐蝕問題更是由于環境的多變而日積月累形成的。

5 橋梁鋼結構完整性設計方法

5.1 橫向抗傾覆設計

由于橋梁鋼結構的完整性設計包含內容繁多,尤其是針對半徑較小的一些橋梁工程而言更是需要在設計過程中投入更多的安全保障措施,這種情況下就需要確保橋梁具備橫向抗傾覆能力。 為了能更好地保證橫向抗傾覆能力可以提升橋梁安全性,就應該在設計該能力過程中重視精確計算過程, 尤其是重視橋梁的受力分析,保證橫向受力的穩定性,防止受力不均而引起的橋梁結構損壞問題的出現。 尤其是針對連續橋梁,因其跨度較大,如果設計人員在一開始不能做好全面而充分的受力分析, 會導致橋面寬度超過橋梁寬度,導致內測受力降低而出現受力不均的情況, 最終導致橋梁發生傾斜。 所以針對橫向抗傾覆能力設計,一定要重視受力分析工作,確保橋梁的受力能夠在合理的范圍內, 如果條件允許可以使用砂石填方,這樣一來可以保證橋梁鋼結構更加穩固,提升橋梁安全性。 橫向抗傾覆設計對于橋梁建設而言至關重要,關乎橋梁的使用質量同時還直接影響橋梁的使用壽命,因此應該對此提高重視。

5.2 加勁肋設計

加勁肋主要指的是橋梁結構中的加強部件,其主要位于橋梁承載結構部分,目的在于分擔橋梁主體結構的載荷。 在設計的過程中是否需要布置加勁肋應該采用科學的方式進行計算確定,如果通過計算之后發現必須設置加勁肋,就應根據橋梁的具體受力形式來設置加勁肋的形式、需要設置豎向還是水平方向的加勁肋,全面提升該位置的橋梁結構的質量與承載能力。 在設計加勁肋時要選擇科學合理的方法進行計算,必須要保證運算數值精確無誤。

5.3 防腐蝕設計

對鋼結構橋梁工程而言,由于其鋼材性質的特殊性,在一定的條件下,鋼結構極易受到腐蝕等的影響,因此,完整性設計方面,還需要做好防腐蝕設計工作,充分考慮腐蝕環境、條件因素,做好鋼結構防腐涂層的設計,使得在一定的時間范圍內,防腐涂層可以起到重要的保護作用。 防腐涂層直接與金屬表面接觸,因此,為了保障防腐涂層的處理效果, 需要在涂層設置之前做好鋼結構金屬表面的處理,比如,保障金屬表面的粗糙度。

5.4 提升焊接工藝

具備科學性與合理性的焊接結構形式,就要按照要求來明確具體的焊角尺寸,從而可以避免過熱而損壞其結構性能。 對于不同的接頭形式來說,要根據耐用性的要求來合理的設計焊縫,不能過多的應用連接件。 因為正交異性板的疲勞裂紋一旦出現,就會導致其無法正常的修復, 所以需要根據需要采取良好的細節設計方案,但是需要有良好的工藝作為支持。

5.5 焊接結構設計

在橋梁鋼結構的完整性設計上,設計人員還需要做好焊接結構設計工作。 鋼結構橋梁主要是通過焊接來實現各個構件的連接處理的,因此,橋梁焊接的質量決定著橋梁結構的穩定性與安全性。 需要保障焊接材料、焊接結構的韌性與強度性能,使得在焊接過程中,能夠實現對焊接接頭的控制,降低焊接接頭的損傷程度。 其次,在焊接過程中,有時也存在一些微觀損傷,此時,不僅需要從焊接材料方面著手,還需要加強細節處理。最后,結合鋼結構的具體特征,對焊接次數加以控制,嚴格根據焊接的要求來進行焊接處理。

結束語

近年來,隨著我國交通運輸網絡的逐步完善,橋梁工程項目中,鋼結構的應用越發普遍,為保障橋梁的穩定性與安全性,必須實現對鋼結構的完整性設計,保障設計質量。 鋼結構完整性設計有效避免了各種設計缺陷的出現,提高了橋梁工程的穩定性,有利于橋梁工程發揮其良好的通行作用,創造巨大的經濟與社會價值。