钢结构桥梁设计研究

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在桥梁架设的过程中，会使用到大量的钢结构材料，钢结构材料的质量可以说是公路桥梁安全性的有效保障。本文首先阐述钢结构桥梁完整性设计的理念和目标，并提出了具体的设计方法，以期为提升我国桥梁设计水平做出应有的贡献。

1前言

近些年来，我国在公路交通事业方面的成就有了显著的提升，人们的日常出行条件获得了极大的改善，但需要注意的是，我国目前在公路交通方面还是存在一定的问题的，特别是一些超载车辆的存在，对于公路桥梁造成了极大的破坏，一方面这些超载车辆会对公路桥梁的承载力构成威胁，同时也会对广大人民群众的生命安全造成极大的威胁。相关数据表面，我国桥梁出现事故的情况相较以往有所提升，同时由于我们所处的外部环境也在不断的发生着变化，导致桥梁的钢结构损耗加速，桥梁的使用年限进一步的缩短，这些都是会对人们的日常出行造成一定的危险的。因此，开展桥梁钢结构设计研究工作，提升其安全性非常有必要的。

2桥梁钢结构完整性设计概述

2.1桥梁钢结构完整性设计理念成因

当前形势下，桥梁通常都是由桥梁结构用钢板及加劲肋组成，由施工人员将二者牢固的焊接到一起，形成一个比较稳定的结构。在这样的结构中，桥梁的最大承载力以及使用寿命都可以得到有效的保障，设计工作人员往往会将桥梁结构的设计重点转移到结构的强度以及稳定性方面，但即便这样，桥梁钢结构在使用的过程中受到多方面主客观因素的影响，还是会出现一定的问题的。从成因上来分析，主要是因为当前的桥梁结构的承载力难以对其安全性和耐久性产生决定性的影响。随着科学技术水平的不断进步，特别是焊接工艺水平的提升，现代桥梁已经很少会出现大面积的坍塌问题，现在的桥梁问题多是局部损坏问题，而这种问题出现的区域往往是非常隐蔽的，不仅难以及时的发现，并且在发现后也不好进行及时的修补，这些问题都会使桥梁的使用寿命不断的缩短。桥梁的整体性主要体现在以下几个方面：一个是桥梁的轻度和刚度，另一个是桥梁的耐久度。在进行桥梁钢结构的完整性设计时，一定要兼顾这两个方面的重要内容，努力实现桥梁结构的完整性和统一性。

2.2桥梁钢结构完整性设计的目标

桥梁钢结构完整性设计的主要目标就是保证桥梁在设计寿命内可以保障具备良好的安全性和准确性。在完整的设计方案内，不仅包括了桥梁的承载力、材料以及结构构成，还需要包括具体的施工方法以及空间设定等多方面的内容。桥梁钢结构的完整性不仅仅是各个组成部分之间的有效结合，还包括与这些结构所相关的各种分析、评价以及相关的技术规范要求等。

3桥梁钢结构损伤表现形式

随着科学技术的不断进步，人们的认知水平也在不断的提升，对于关系到广大人民群众出行安全的桥梁建设方面，设计工作者会选取高强度的材料，将设计的重点转移到施工工艺损伤以及所选材料对于损伤所展现出来的反映。通常情况下，桥梁结构在施工及使用的过程中可能出现的主要问题包括了以下几个方面：第一，杂质问题。在进行桥梁结构建设的过程中，材料使用特别是非金属材料的使用过程中会有大量的杂质出现。第二，功能问题。在对钢结构进行焊接时，如果金属结晶处理不当，就有可能致使焊接部位的功能出现下降，给整个工程造成一定的隐患。第三，损伤问题。焊接的时候，如果焊接工人操作不当或是技术水平有限，就有可能导致出现焊接损伤，甚至导致疲劳裂纹的出现。第四，细节问题。桥梁钢结构设计工作是一项复杂的工作，涉及到很多的细节设计工作，一旦未能做好，就有可能造成结构损伤。第五，环境问题。这项问题的出现多是由于桥梁所处地理区域的外部环境发生大的变化所引起的，并且一旦出现环境问题，对于桥梁钢结构造成的损害时非常巨大的。

4桥梁设计中钢结构的完整性设计方法

4.1横向抗倾覆设计

在进行桥梁钢结构设计工作时，设计工作人员一定要充分的考虑桥梁的横向抗倾覆性能，特别是在多车道桥梁路段，这个问题必须要引起设计工作者的特别注意。为做好横向抗倾覆设计研究工作，设计工作者需要进行科学的运算，深入施工现场充分调研来考虑衡量的偏心受力情况，防止出现设计失误，造成外部受力较大而内部却不受理的情况，避免横梁受力不均匀引发的安全施工。此外，为保障衡量受力均衡，施工人员还可以采用砂石填方的方式来保障桥梁的平稳。

4.2焊接结构设计

在桥梁设计中钢结构的完整性设计工作的重中之重就是焊接结构的完整性。随着时代的进步，人们对于完整性的要求也变得越来越严格，特别是在损伤这一概念被行业内部所认可后，以往被认定是完美的完整性结构在材料以及施工工艺方面就存在了一定的欠缺了。事实证明，当桥梁钢结构出现损伤时，会随着时间的推移而慢慢扩大，并且损伤出现的位置也往往是结构应力集中的位置。因此，一定要从细节处入手，解决损伤问题，从材料质量、施工工艺等方面入手，保障焊接结构的完整性，具体方法如下：第一，做好母材与焊材的各项性能匹配等工作。第二，在桥梁钢结构焊接施工的过程中，受多方面因素的影响，非常容易导致一定损伤情况的出现，这个时候工作人员切记不可过分的关注材料的质量而忽略焊接结构设计工作。第三，明确焊接质量要求。焊接质量控制是关系到桥梁钢结构质量的重要内容，施工人员一定要严格执行焊接工艺，确保焊接质量满足各项要求。设计人员应对焊接质量提出明确要求，做到既满足质量要求又不浪费。第四，注重细节，焊接工作是一项非常繁复的工作，涉及到很多细节方面的工作，设计工作者必须要做好焊接结构细节的处理。第五，做好防腐设计。桥梁钢结构防腐工作同时也是关系到工程质量的重要问题，设计工作者一定要进行充分的关注，并做好后期的保养说明。

4.3加劲肋设计

所谓的加劲肋，实际上就是桥梁钢结构施工中使用的一种加强件，用于加强构件的稳定性，通常有板肋和U型肋。加劲肋在桥梁钢结构中发挥着非常重要的作用，设计人员一定要尽量的收集相关信息，选则与桥型相适用的加劲肋，并对其进行科学的运算，以此来确保所得的数据的精确性，保障设计内容的准确性。

4.4施工人孔设计

为方便后期的施工，确保施工人员工作效率，设计工作者会在桥梁上设置孔洞，这就是所谓的人孔。在进行人孔设计工作时，需要确保其位置处于应力较小的位置，分布错落有致，但是需要确保在同一断面上不能够出现多个人孔。

4.5计算结构内力

设计工作者在进行桥梁钢结构内力计算工作时，需要采用正确的计算模式和方法，将桥梁按照一定的要求细分为多个单元，并按一定的顺序进行编号，输入相关数据进行计算，设置支座并采取固定处理。

5结束语

随着社会主义市场经济的发展，我国基础设施建设也有了相应的提升，特别是在公路桥梁建设方面取得的成就更是突出。钢结构在我国的桥梁工程中应用的非常广泛，不仅有效的提升了桥梁的通行能力，同时也有效的提升了公路桥梁的质量。设计工作者在进行设计工作时，一定要注意钢结构的额完整性，注意细节，处理好其中存在的问题，推动我国公路桥梁事业的发展。

参考文献：

[1]田德锋,杨新华.桥梁工程设计中钢结构系统的完整性设计策略[J].江西建材,2013(5).

[2]付美君,冯庆松.对现代桥梁钢结构完整性设计的探究[J].城市建设理论研究:电子版,2013(7).

[3]肖旻矞.针对公路钢结构桥梁疲劳设计规范中疲劳抗力分项系数的初步校核[D].南昌大学,2016.

作者:郭东明 崔鑫单位:中交世通重工（北京）有限公司