現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析

樊城源

摘 要：現(xiàn)代橋梁建設(shè)工程中，比較傾向于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升橋梁的強(qiáng)度和剛度，保障橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的過程中，需要采取恰當(dāng)?shù)膬?yōu)化措施，滿足橋梁設(shè)計(jì)的需求。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸成為橋梁建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目，必須做好鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)及優(yōu)化的工作。因此，本文通過對(duì)現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分析整體設(shè)計(jì)及優(yōu)化的方式。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋼結(jié)構(gòu)；整體設(shè)計(jì)；優(yōu)化

橋梁鋼結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度、高性能的優(yōu)勢(shì)，可以使用在各種類型的橋梁工程中，鋼結(jié)構(gòu)在橋梁工程中占有很高的應(yīng)用比重，在很大程度上提升橋梁工程的建設(shè)水平。綜合考慮橋梁工程建設(shè)的需求，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容，利用優(yōu)化的方式完善鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的應(yīng)用，規(guī)范現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

一、現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐設(shè)計(jì)的方式

現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重整體性原則的約束，按照現(xiàn)代橋梁事業(yè)的發(fā)展要求，完善橋梁工程中鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐設(shè)計(jì)中，涉及到幾點(diǎn)重要的因素，結(jié)合橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體性需求，分析鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐設(shè)計(jì)的內(nèi)容，如下：

1、抗傾覆

橋梁鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量較輕，橫向抗傾覆是鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中的首要內(nèi)容，此類設(shè)計(jì)內(nèi)容關(guān)系到橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量水平，防止橋梁運(yùn)營中出現(xiàn)傾覆或變形超規(guī)范要求問題。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的跨度大，需要根據(jù)橋面寬度設(shè)計(jì)橫梁抗傾覆，確保橫梁結(jié)構(gòu)達(dá)到受力均勻的狀態(tài)[1]。橫梁抗傾覆設(shè)計(jì)中，應(yīng)該著重考慮偏心受力的問題，通過準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)算規(guī)避偏心問題，符合橫梁抗傾覆的載荷設(shè)計(jì)，即使橋面上設(shè)計(jì)多條車道，也能保障橋梁的穩(wěn)定性。

2、焊接

現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的焊接設(shè)計(jì)，與橋梁鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度相關(guān)，規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)中的焊接設(shè)計(jì)，消除鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的連接差異，強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)的性能。橋梁鋼結(jié)構(gòu)接頭是焊接的重點(diǎn)，需要按照焊接的規(guī)范執(zhí)行。為提升焊接設(shè)計(jì)的水平，針對(duì)焊接工藝提出三項(xiàng)要求，分析如：（1）按照橋梁鋼結(jié)構(gòu)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(guī)避焊接殘余應(yīng)力的干擾；（3）焊接時(shí)同步安排無損檢測(cè)，以免焊接時(shí)影響鋼結(jié)構(gòu)的性能。

3、加勁肋

加勁肋是加強(qiáng)構(gòu)件，應(yīng)用在橋梁鋼結(jié)構(gòu)的局部位置，如：載荷集中處，分擔(dān)集中載荷中的受力，避免橋梁鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的受力過于集中。加勁肋設(shè)計(jì)必須以橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算決策加勁肋的應(yīng)用。加勁肋設(shè)計(jì)并不是隨意執(zhí)行的，需要根據(jù)橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，增設(shè)加勁肋。加勁肋設(shè)計(jì)時(shí)，最先以豎向加加勁肋為主，如不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度，再使用水平加勁肋，補(bǔ)充豎向上的不足。

4、橫梁

現(xiàn)代橋梁工程的主道設(shè)計(jì)較寬，不利于鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中，綜合考慮橋梁車道的要求，設(shè)計(jì)鋼箱梁橫梁[2]。橫梁設(shè)計(jì)時(shí)需要加勁肋的配合，以某橋梁鋼結(jié)構(gòu)的鋼箱梁橫梁設(shè)計(jì)為例，分析具體的設(shè)計(jì)方式。首先該橋梁鋼結(jié)構(gòu)在豎向受力方面稍顯不足，需要根據(jù)橋梁支梁的計(jì)算數(shù)據(jù)，確定鋼箱梁橫梁設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)豎向加勁肋，滿足均勻受力的需求；最后針對(duì)鋼箱梁橫梁設(shè)計(jì)中豎向加勁肋受力不足的位置，加設(shè)橫向加勁肋，落實(shí)橫梁設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

5、人孔

人孔設(shè)計(jì)是橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中的輔助部分，為鋼結(jié)構(gòu)施工提供便捷的方式。人孔設(shè)計(jì)的位置集中在鋼結(jié)構(gòu)的頂板，此部分設(shè)計(jì)要以鋼結(jié)構(gòu)的跨徑為主，同時(shí)檢測(cè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)中計(jì)算應(yīng)力結(jié)果較小的地方設(shè)計(jì)人孔，提升鋼結(jié)構(gòu)的受力。人孔設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性高，必須結(jié)合橋梁鋼結(jié)構(gòu)方案的具體規(guī)劃，以此來加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的力度。

二、現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化保障

現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的內(nèi)容多，其中包含大量的關(guān)鍵性因素，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的內(nèi)容，綜合規(guī)劃出鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施，提高現(xiàn)代橋梁的建設(shè)水平。現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的是落實(shí)整體設(shè)計(jì)的內(nèi)容，保障設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性，進(jìn)而確保橋梁工程的安全、穩(wěn)定。分析現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施，如下：

1、規(guī)劃損傷容限

橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中，很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)誤差或偏差干擾鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量性能，導(dǎo)致鋼材料出現(xiàn)質(zhì)量缺陷[3]。針對(duì)此類問題設(shè)計(jì)優(yōu)化措施，分析質(zhì)量缺陷是否潛在更大的風(fēng)險(xiǎn)，通過規(guī)劃損傷容限規(guī)避質(zhì)量缺陷的影響，進(jìn)而強(qiáng)化設(shè)計(jì)優(yōu)化的應(yīng)用。損傷容限是現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)主要的優(yōu)化方式，因?yàn)闃蛄汗こ填I(lǐng)域，完整與缺陷是相互的，只要發(fā)生質(zhì)量缺陷，就會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體造成影響，所以規(guī)劃損傷容限可以降低質(zhì)量缺陷的破壞力度，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，阻斷質(zhì)量缺陷的深化發(fā)展。

2、樹立設(shè)計(jì)目標(biāo)

我國在橋梁行業(yè)中，規(guī)范了鋼結(jié)構(gòu)的使用，要求橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到安全的標(biāo)準(zhǔn)，由此才能投入橋梁工程建設(shè)中。鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中牽扯的數(shù)據(jù)、參數(shù)較多，增加了設(shè)計(jì)優(yōu)化的困難度，因此，橋梁工程在鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)優(yōu)化中樹立設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過設(shè)計(jì)目標(biāo)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。分析設(shè)計(jì)優(yōu)化的目標(biāo)，如：（1）完整性目標(biāo)，不僅要求鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到完整的目標(biāo)，還要保障設(shè)計(jì)中的載荷、構(gòu)造、施工等都具有完整的特性，規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的過程；（2）安全目標(biāo)，其為鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要目標(biāo)，能夠按照橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常規(guī)要求，安排優(yōu)化措施，體現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)。

三、現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制

現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)及優(yōu)化中，需提高對(duì)質(zhì)量控制的重視度，利用質(zhì)量控制規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保障其在橋梁工程施工建設(shè)中的價(jià)值。

1、設(shè)計(jì)參數(shù)的質(zhì)量控制

橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的參數(shù)占有很大的影響比重，也是設(shè)計(jì)與優(yōu)化重點(diǎn)控制的對(duì)象，嚴(yán)格控制參數(shù)的質(zhì)量，確保各種參數(shù)的準(zhǔn)確度，發(fā)揮參數(shù)控制的優(yōu)勢(shì)。參數(shù)是質(zhì)量控制的核心，有利于規(guī)避設(shè)計(jì)參數(shù)中潛在的風(fēng)險(xiǎn)，防止鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中的載荷或受力偏差，由此可見：設(shè)計(jì)參數(shù)的質(zhì)量控制，在現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)具有積極的保障作用。

2、設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量控制

設(shè)計(jì)方案是現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的根本，包含鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量[4]。全面控制設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，完善鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用，一方面穩(wěn)定現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的內(nèi)容，另一方面協(xié)助設(shè)計(jì)優(yōu)化，促使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠符合現(xiàn)代橋梁工程發(fā)展的需求，提升橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的水平。

結(jié)束語：

現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中，包含諸多需要優(yōu)化控制的關(guān)鍵點(diǎn)，采取科學(xué)的優(yōu)化措施及質(zhì)量控制，確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，規(guī)范其在橋梁工程建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用。橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該深化整體性原則，結(jié)合橋梁工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用下，落實(shí)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)與優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)。

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