鋼結(jié)構(gòu)橋梁設計研究

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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。本文首先闡述鋼結(jié)構(gòu)橋梁完整性設計的理念和目標，并提出了具體的設計方法，以期為提升我國橋梁設計水平做出應有的貢獻。

1前言

近些年來，我國在公路交通事業(yè)方面的成就有了顯著的提升，人們的日常出行條件獲得了極大的改善，但需要注意的是，我國目前在公路交通方面還是存在一定的問題的，特別是一些超載車輛的存在，對于公路橋梁造成了極大的破壞，一方面這些超載車輛會對公路橋梁的承載力構(gòu)成威脅，同時也會對廣大人民群眾的生命安全造成極大的威脅。相關數(shù)據(jù)表面，我國橋梁出現(xiàn)事故的情況相較以往有所提升，同時由于我們所處的外部環(huán)境也在不斷的發(fā)生著變化，導致橋梁的鋼結(jié)構(gòu)損耗加速，橋梁的使用年限進一步的縮短，這些都是會對人們的日常出行造成一定的危險的。因此，開展橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計研究工作，提升其安全性非常有必要的。

2橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計概述

2.1橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計理念成因

當前形勢下，橋梁通常都是由橋梁結(jié)構(gòu)用鋼板及加勁肋組成，由施工人員將二者牢固的焊接到一起，形成一個比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，橋梁的最大承載力以及使用壽命都可以得到有效的保障，設計工作人員往往會將橋梁結(jié)構(gòu)的設計重點轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的強度以及穩(wěn)定性方面，但即便這樣，橋梁鋼結(jié)構(gòu)在使用的過程中受到多方面主客觀因素的影響，還是會出現(xiàn)一定的問題的。從成因上來分析，主要是因為當前的橋梁結(jié)構(gòu)的承載力難以對其安全性和耐久性產(chǎn)生決定性的影響。隨著科學技術水平的不斷進步，特別是焊接工藝水平的提升，現(xiàn)代橋梁已經(jīng)很少會出現(xiàn)大面積的坍塌問題，現(xiàn)在的橋梁問題多是局部損壞問題，而這種問題出現(xiàn)的區(qū)域往往是非常隱蔽的，不僅難以及時的發(fā)現(xiàn)，并且在發(fā)現(xiàn)后也不好進行及時的修補，這些問題都會使橋梁的使用壽命不斷的縮短。橋梁的整體性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一個是橋梁的輕度和剛度，另一個是橋梁的耐久度。在進行橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計時，一定要兼顧這兩個方面的重要內(nèi)容，努力實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的完整性和統(tǒng)一性。

2.2橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計的目標

橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設計的主要目標就是保證橋梁在設計壽命內(nèi)可以保障具備良好的安全性和準確性。在完整的設計方案內(nèi)，不僅包括了橋梁的承載力、材料以及結(jié)構(gòu)構(gòu)成，還需要包括具體的施工方法以及空間設定等多方面的內(nèi)容。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性不僅僅是各個組成部分之間的有效結(jié)合，還包括與這些結(jié)構(gòu)所相關的各種分析、評價以及相關的技術規(guī)范要求等。

3橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)形式

隨著科學技術的不斷進步，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。

4橋梁設計中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計方法

4.1橫向抗傾覆設計

在進行橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計工作時，設計工作人員一定要充分的考慮橋梁的橫向抗傾覆性能，特別是在多車道橋梁路段，這個問題必須要引起設計工作者的特別注意。為做好橫向抗傾覆設計研究工作，設計工作者需要進行科學的運算，深入施工現(xiàn)場充分調(diào)研來考慮衡量的偏心受力情況，防止出現(xiàn)設計失誤，造成外部受力較大而內(nèi)部卻不受理的情況，避免橫梁受力不均勻引發(fā)的安全施工。此外，為保障衡量受力均衡，施工人員還可以采用砂石填方的方式來保障橋梁的平穩(wěn)。

4.2焊接結(jié)構(gòu)設計

在橋梁設計中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計工作的重中之重就是焊接結(jié)構(gòu)的完整性。隨著時代的進步，人們對于完整性的要求也變得越來越嚴格，特別是在損傷這一概念被行業(yè)內(nèi)部所認可后，以往被認定是完美的完整性結(jié)構(gòu)在材料以及施工工藝方面就存在了一定的欠缺了。事實證明，當橋梁鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷時，會隨著時間的推移而慢慢擴大，并且損傷出現(xiàn)的位置也往往是結(jié)構(gòu)應力集中的位置。因此，一定要從細節(jié)處入手，解決損傷問題，從材料質(zhì)量、施工工藝等方面入手，保障焊接結(jié)構(gòu)的完整性，具體方法如下：第一，做好母材與焊材的各項性能匹配等工作。第二，在橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的過程中，受多方面因素的影響，非常容易導致一定損傷情況的出現(xiàn)，這個時候工作人員切記不可過分的關注材料的質(zhì)量而忽略焊接結(jié)構(gòu)設計工作。第三，明確焊接質(zhì)量要求。焊接質(zhì)量控制是關系到橋梁鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要內(nèi)容，施工人員一定要嚴格執(zhí)行焊接工藝，確保焊接質(zhì)量滿足各項要求。設計人員應對焊接質(zhì)量提出明確要求，做到既滿足質(zhì)量要求又不浪費。第四，注重細節(jié)，焊接工作是一項非常繁復的工作，涉及到很多細節(jié)方面的工作，設計工作者必須要做好焊接結(jié)構(gòu)細節(jié)的處理。第五，做好防腐設計。橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐工作同時也是關系到工程質(zhì)量的重要問題，設計工作者一定要進行充分的關注，并做好后期的保養(yǎng)說明。

4.3加勁肋設計

所謂的加勁肋，實際上就是橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工中使用的一種加強件，用于加強構(gòu)件的穩(wěn)定性，通常有板肋和U型肋。加勁肋在橋梁鋼結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著非常重要的作用，設計人員一定要盡量的收集相關信息，選則與橋型相適用的加勁肋，并對其進行科學的運算，以此來確保所得的數(shù)據(jù)的精確性，保障設計內(nèi)容的準確性。

4.4施工人孔設計

為方便后期的施工，確保施工人員工作效率，設計工作者會在橋梁上設置孔洞，這就是所謂的人孔。在進行人孔設計工作時，需要確保其位置處于應力較小的位置，分布錯落有致，但是需要確保在同一斷面上不能夠出現(xiàn)多個人孔。

4.5計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力

設計工作者在進行橋梁鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算工作時，需要采用正確的計算模式和方法，將橋梁按照一定的要求細分為多個單元，并按一定的順序進行編號，輸入相關數(shù)據(jù)進行計算，設置支座并采取固定處理。

5結(jié)束語

隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國基礎設施建設也有了相應的提升，特別是在公路橋梁建設方面取得的成就更是突出。鋼結(jié)構(gòu)在我國的橋梁工程中應用的非常廣泛，不僅有效的提升了橋梁的通行能力，同時也有效的提升了公路橋梁的質(zhì)量。設計工作者在進行設計工作時，一定要注意鋼結(jié)構(gòu)的額完整性，注意細節(jié)，處理好其中存在的問題，推動我國公路橋梁事業(yè)的發(fā)展。

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作者:郭東明 崔鑫單位:中交世通重工（北京）有限公司