探究現(xiàn)代橋梁設計中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計

劉松

摘? ? 要：城市化進程的加快，使交通事業(yè)的也迅猛發(fā)展起來，它不僅改善了人們的出行條件，方便了人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活，還有效的促進了建筑行業(yè)的發(fā)展，特別是對于橋梁建設行業(yè)而言，其作為公路交通系統(tǒng)中非常重要的一個組成部分，受益非常大。在橋梁架設的過程中，會使用到大量的鋼結(jié)構(gòu)材料，鋼結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量可以說是公路橋梁安全性的有效保障。本文闡述了鋼結(jié)構(gòu)橋梁完整性設計的方法，降低橋梁使用的危險系數(shù)，發(fā)揮橋梁工程的經(jīng)濟與社會價值。

關鍵詞：現(xiàn)代橋梁;設計;鋼結(jié)構(gòu);完整性設計

1? 引言

經(jīng)濟社會的快速發(fā)展為交通事業(yè)創(chuàng)造了良好的發(fā)展條件，尤其是橋梁工程逐步增多，橋梁承擔著越來越重要的運輸與通行任務。隨著車輛的增多，很多車輛在使用過程中存在著超載問題，這些超載車輛嚴重影響了橋梁的正常使用，使得橋梁存在著一定的運行問題，很多橋梁面臨著嚴重的威脅。因此，從根本上提高橋梁的整體質(zhì)量，需要從橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計方面著手，正確處理好橋梁運載力、承受力之間的關系，減少鋼結(jié)構(gòu)在使用過程中存在的結(jié)構(gòu)變化。

2? 橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計的重要性

當前，鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要采用單元筋焊接在一起的方式，其具有較強的承載能力，并且使用年限較長，設計人員在設計過程中，盡可能選擇較為成熟的設計方案，提升其強度和穩(wěn)定性，雖然經(jīng)過精準計算，但還存在著很多質(zhì)量問題。主要原因在于橋梁的承載能力不能滿足安全性與耐久性的要求。當前我國焊接技術(shù)已經(jīng)達到了世界先進水平，而很多橋梁發(fā)生損壞是局部的強度不足造成的，損壞處大多是比較隱蔽的位置，不容易進行修補，導致橋梁的使用年限縮短。對于上述存在的問題，橋梁在設計過程中，要充分考慮橋梁的損傷部位及損傷程度，從而全面提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁的完整性。橋梁的完整性主要包含了以下兩點：其一，橋梁結(jié)構(gòu)應該更具剛度和強度;其二，應該具備承受持久性傷害的能力。在設計的過程中，滿足以上兩個方面的要求，既要保證其整體性，又要滿足完整性的基本要求。

3? 我國現(xiàn)代橋梁的使用現(xiàn)狀

3.1? 交通荷載大

近年來，經(jīng)濟社會的發(fā)展使得汽車使用量與需求量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，人們的出行方式更為多樣化，出行頻率增大。作為一種重要的交通設施，橋梁工程面臨著交通量變大、荷載增大的現(xiàn)狀。在很多城市，交通擁堵問題嚴重阻礙了城市的發(fā)展，為改善這種交通局面，很多城市逐步加大了在高架橋梁、立交橋等橋梁工程方面的資金與技術(shù)投入，雖然在一定程度上可以改善城市的交通局面，但是橋梁荷載逐步增大，使得這些橋梁工程面臨著新的問題，比如橋梁鋼結(jié)構(gòu)的損壞。

3.2? 超載現(xiàn)象嚴重

我國現(xiàn)有的橋梁工程中，一部分橋梁是早期修建的，這些橋梁工程在當時的建設條件下，受到技術(shù)條件的限制，橋梁的荷載能力有限。在當前的發(fā)展環(huán)境下，隨著人們通行需求的增加，這些早期修建的橋梁工程面臨著荷載增加的問題，超載現(xiàn)象嚴重，對維護橋梁工程的穩(wěn)定性與安全性極為不利，一些超載問題甚至直接造成了橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，影響了橋梁的正常使用。

4? 橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)形式

隨著科學技術(shù)的不斷進步，人們的認知水平也在不斷的提升，對于關系到廣大人民群眾出行安全的橋梁建設方面，設計工作者會選取高強度的材料，將設計的重點轉(zhuǎn)移到施工工藝損傷以及所選材料對于損傷所展現(xiàn)出來的反映。通常情況下，橋梁結(jié)構(gòu)在施工及使用的過程中可能出現(xiàn)的主要問題包括了以下幾個方面：第一，雜質(zhì)問題。在進行橋梁結(jié)構(gòu)建設的過程中，材料使用特別是非金屬材料的使用過程中會有大量的雜質(zhì)出現(xiàn)。第二，功能問題。在對鋼結(jié)構(gòu)進行焊接時，如果金屬結(jié)晶處理不當，就有可能致使焊接部位的功能出現(xiàn)下降，給整個工程造成一定的隱患。第三，損傷問題。焊接的時候，如果焊接工人操作不當或是技術(shù)水平有限，就有可能導致出現(xiàn)焊接損傷，甚至導致疲勞裂紋的出現(xiàn)。第四，細節(jié)問題。橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計工作是一項復雜的工作，涉及到很多的細節(jié)設計工作，一旦未能做好，就有可能造成結(jié)構(gòu)損傷。第五，環(huán)境問題。這項問題的出現(xiàn)多是由于橋梁所處地理區(qū)域的外部環(huán)境發(fā)生大的變化所引起的，并且一旦出現(xiàn)環(huán)境問題，對于橋梁鋼結(jié)構(gòu)造成的損害時非常巨大的。

5? 橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計方法

5.1? 橫向抗傾覆設計

橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計方面，包含的設計內(nèi)容相對較多。對于一些半徑相對較小而車道數(shù)量相對較多的橋梁工程而言，在設計過程中，為保障鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，需要使得橋梁具備橫向抗傾覆能力。在橫向抗傾覆設計中，必須經(jīng)由精確的計算，尤其是要重點分析橋梁的受力情況，使得橋梁橫向受力相對均勻，避免受力分析不到位所造成的橋梁結(jié)構(gòu)損壞情況。比如，以連續(xù)橋梁為例，由于其半徑相對較小，為保持橋梁的穩(wěn)定性，其橋梁的跨度就相對較大，當設計人員在設計過程中沒有做好橋梁的受力分析時，可能會存在橋面寬度遠遠超過鋼梁寬度的情況，在這種情況下，橋梁橫梁外側(cè)支座受力增大，而內(nèi)側(cè)受力反而減小，存在嚴重的受力不平衡，會加大橋梁傾斜發(fā)生的概率。因此，在橫向抗傾覆設計時，需要做好受力分析，將橫梁的受力控制在合理的范圍內(nèi)，必要情況下在橋梁橫梁位置處進行砂石填方，使得受力更為均勻，橋梁鋼結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

5.2? 加勁肋設計

加勁肋主要指的是橋梁結(jié)構(gòu)中的加強部件，其主要位于橋梁承載結(jié)構(gòu)部分，目的在于分擔橋梁主體結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)必須設置加勁肋，就應根據(jù)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(jié)構(gòu)的質(zhì)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(shù)值精確無誤。

5.3? 防腐蝕設計

對鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程而言，由于其鋼材性質(zhì)的特殊性，在一定的條件下，鋼結(jié)構(gòu)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(huán)境、條件因素，做好鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的設計，使得在一定的時間范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)金屬表面的處理，比如，保障金屬表面的粗糙度。只有保障了良好的金屬處理效果，方能夠保障防腐涂層良好的應用效果，提升鋼結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能。

5.4? 提升焊接工藝

具備科學性與合理性的焊接結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性能。對于不同的接頭形式來說，要根據(jù)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(xiàn)，就會導致其無法正常的修復，所以需要根據(jù)需要采取良好的細節(jié)設計方案，但是需要有良好的工藝作為支持。

6? 結(jié)束語

近年來，隨著我國交通運輸網(wǎng)絡的逐步完善，橋梁工程項目中，鋼結(jié)構(gòu)的應用越發(fā)普遍，為保障橋梁的穩(wěn)定性與安全性，必須實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計，保障設計質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)完整性設計有效避免了各種設計缺陷的出現(xiàn)，提高了橋梁工程的穩(wěn)定性，有利于橋梁工程發(fā)揮其良好的通行作用，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟與社會價值。

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