探究現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)

路 慶

（ 黑龍江 哈爾濱150000）

1 概述

橋梁建設(shè)的重要性已經(jīng)是眾所周知的,為了能夠符合現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展,保證未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可以更好更快地可持續(xù)發(fā)展,重視橋梁建設(shè)工程質(zhì)量是非常重要的。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來(lái)越多的車(chē)輛駛?cè)霕蛄?橋梁承擔(dān)的重量和負(fù)擔(dān)也在不斷增加,久而久之,橋梁建設(shè)中就會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的超載問(wèn)題,而正是由于超載問(wèn)題的存在才會(huì)直接影響橋梁的使用質(zhì)量和壽命。 因此,有效延長(zhǎng)橋梁使用壽命才是解決問(wèn)題的根本,而重視橋梁結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)又是提升橋梁建設(shè)質(zhì)量最本質(zhì)的方式,只有正確處理好橋梁運(yùn)載力和承受力之間的關(guān)系,才能夠減少橋梁結(jié)構(gòu)變化。

2 橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)的重要性

目前最常見(jiàn)的焊接橋梁結(jié)構(gòu)方式是單元筋焊接的方式,這種方式能夠延長(zhǎng)橋梁使用年限,增加橋梁承載能力,因此在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,工作人員應(yīng)該盡可能多地選擇這種方式優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu),保證橋梁的承載強(qiáng)度和穩(wěn)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(shè)的橋梁很難滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)存的安全性和耐久性要求。 雖然我國(guó)目前的焊接技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平,但是目前存在的問(wèn)題多發(fā)生在橋梁比較隱蔽的位置,這些位置是不太容易被修補(bǔ),而且由于年久失修會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重,從而直接縮短橋梁的使用壽命。 因此在橋梁設(shè)計(jì)初期,應(yīng)該充分考慮這種現(xiàn)象,將橋梁可能出現(xiàn)損傷的位置以及損傷程度都進(jìn)行全面評(píng)估,一方面需要提升橋梁的剛度和強(qiáng)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(mǎn)足以上兩方面的需求,才能夠確保橋梁建設(shè)更加完整。

3 我國(guó)現(xiàn)代橋梁的使用現(xiàn)狀

3.1 交通荷載大

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展導(dǎo)致家用車(chē)輛使用數(shù)量越來(lái)越多,這一現(xiàn)象是不可避免的,由于人們的出行模式越來(lái)越多樣化,而且道路越來(lái)越發(fā)達(dá),導(dǎo)致人們的出行頻率也大大提高。 但正是由于這種情況導(dǎo)致交通壓力與日俱增,對(duì)于橋梁工程建設(shè)而言帶來(lái)較大威脅。 交通量不斷增大,負(fù)載也在不斷增大,尤其是大一點(diǎn)的城市,交通擁堵問(wèn)題已經(jīng)是老生常談,這種情況不僅影響城市的發(fā)展,對(duì)于道路橋梁建設(shè)而言也是帶來(lái)許多不便。 為了緩解交通壓力,對(duì)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(shè)又會(huì)面臨更多問(wèn)題,尤其是橋梁結(jié)構(gòu)的損壞。

3.2 超載現(xiàn)象嚴(yán)重

目前我國(guó)現(xiàn)存的橋梁工程中,有許多是早期修建的,但是受限于技術(shù)工藝,橋梁荷載能力十分有限,面對(duì)現(xiàn)代化城市建設(shè)就會(huì)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(huì)存在荷載增加的問(wèn)題,同時(shí)超載問(wèn)題也是不可避免的,因此相關(guān)部門(mén)應(yīng)該重視橋梁工程的定期維修,這樣才能夠保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)槟昃檬薅獾狡茐?尤其是針對(duì)橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性,應(yīng)該投入更多的人力物力財(cái)力,從而可以從根本上解決橋梁超載問(wèn)題,恢復(fù)橋梁正常使用。

4 橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)形式

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到橋梁建設(shè)質(zhì)量,為了能夠更好地保證我國(guó)橋梁建設(shè)質(zhì)量有所提高, 最關(guān)鍵的就是重視材料的選擇,在設(shè)計(jì)初期,應(yīng)該選擇高強(qiáng)度材料,從而保證橋梁建設(shè)剛度和強(qiáng)度。 正是由于現(xiàn)代化技術(shù)的不斷普及,我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者已經(jīng)將設(shè)計(jì)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到施工工藝損傷方面,也就是說(shuō)利用材料強(qiáng)度來(lái)抵抗橋梁損傷。 一般而言,橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷的表現(xiàn)形式多樣化,主要集中在以下幾點(diǎn)：第一,雜質(zhì)問(wèn)題。 應(yīng)用于橋梁建設(shè)中的材料不僅限于一種,而是存在多種選擇,尤其是針對(duì)非金屬材料,會(huì)有較多雜質(zhì)產(chǎn)生,這樣一來(lái)對(duì)于橋梁建設(shè)而言影響較大,如果雜質(zhì)種類(lèi)較多,材料不純會(huì)直接影響橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)。第二,功能問(wèn)題。進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接的時(shí)候,如果不能對(duì)金屬結(jié)晶進(jìn)行有效處理, 會(huì)直接影響焊接部位功能,導(dǎo)致整體性下降,為日后道路使用埋下隱患。第三,損傷問(wèn)題。在處理橋梁損傷部位的時(shí)候,如果焊接技術(shù)或者操作不到位,會(huì)出現(xiàn)焊接損傷,導(dǎo)致疲勞裂紋出現(xiàn),影響橋梁使用質(zhì)量。第四,細(xì)節(jié)問(wèn)題,面對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷處理時(shí),存在許多復(fù)雜的細(xì)節(jié),因此應(yīng)該對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)工作提高重視,防止出現(xiàn)更嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損傷。第五,環(huán)境問(wèn)題,由于橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷離不開(kāi)環(huán)境的變化,尤其是鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問(wèn)題更是由于環(huán)境的多變而日積月累形成的。

5 橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)方法

5.1 橫向抗傾覆設(shè)計(jì)

由于橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)包含內(nèi)容繁多,尤其是針對(duì)半徑較小的一些橋梁工程而言更是需要在設(shè)計(jì)過(guò)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(yīng)該在設(shè)計(jì)該能力過(guò)程中重視精確計(jì)算過(guò)程, 尤其是重視橋梁的受力分析,保證橫向受力的穩(wěn)定性,防止受力不均而引起的橋梁結(jié)構(gòu)損壞問(wèn)題的出現(xiàn)。 尤其是針對(duì)連續(xù)橋梁,因其跨度較大,如果設(shè)計(jì)人員在一開(kāi)始不能做好全面而充分的受力分析, 會(huì)導(dǎo)致橋面寬度超過(guò)橋梁寬度,導(dǎo)致內(nèi)測(cè)受力降低而出現(xiàn)受力不均的情況, 最終導(dǎo)致橋梁發(fā)生傾斜。 所以針對(duì)橫向抗傾覆能力設(shè)計(jì),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(nèi), 如果條件允許可以使用砂石填方,這樣一來(lái)可以保證橋梁鋼結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固,提升橋梁安全性。 橫向抗傾覆設(shè)計(jì)對(duì)于橋梁建設(shè)而言至關(guān)重要,關(guān)乎橋梁的使用質(zhì)量同時(shí)還直接影響橋梁的使用壽命,因此應(yīng)該對(duì)此提高重視。

5.2 加勁肋設(shè)計(jì)

加勁肋主要指的是橋梁結(jié)構(gòu)中的加強(qiáng)部件,其主要位于橋梁承載結(jié)構(gòu)部分,目的在于分擔(dān)橋梁主體結(jié)構(gòu)的載荷。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中是否需要布置加勁肋應(yīng)該采用科學(xué)的方式進(jìn)行計(jì)算確定,如果通過(guò)計(jì)算之后發(fā)現(xiàn)必須設(shè)置加勁肋,就應(yīng)根據(jù)橋梁的具體受力形式來(lái)設(shè)置加勁肋的形式、需要設(shè)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(shè)計(jì)加勁肋時(shí)要選擇科學(xué)合理的方法進(jìn)行計(jì)算,必須要保證運(yùn)算數(shù)值精確無(wú)誤。

5.3 防腐蝕設(shè)計(jì)

對(duì)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(shè)計(jì)方面,還需要做好防腐蝕設(shè)計(jì)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(shè)計(jì),使得在一定的時(shí)間范圍內(nèi),防腐涂層可以起到重要的保護(hù)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(shè)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。

5.4 提升焊接工藝

具備科學(xué)性與合理性的焊接結(jié)構(gòu)形式,就要按照要求來(lái)明確具體的焊角尺寸,從而可以避免過(guò)熱而損壞其結(jié)構(gòu)性能。 對(duì)于不同的接頭形式來(lái)說(shuō),要根據(jù)耐用性的要求來(lái)合理的設(shè)計(jì)焊縫,不能過(guò)多的應(yīng)用連接件。 因?yàn)檎划愋园宓钠诹鸭y一旦出現(xiàn),就會(huì)導(dǎo)致其無(wú)法正常的修復(fù), 所以需要根據(jù)需要采取良好的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方案,但是需要有良好的工藝作為支持。

5.5 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)上,設(shè)計(jì)人員還需要做好焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。 鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要是通過(guò)焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)構(gòu)件的連接處理的,因此,橋梁焊接的質(zhì)量決定著橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。 需要保障焊接材料、焊接結(jié)構(gòu)的韌性與強(qiáng)度性能,使得在焊接過(guò)程中,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接接頭的控制,降低焊接接頭的損傷程度。 其次,在焊接過(guò)程中,有時(shí)也存在一些微觀損傷,此時(shí),不僅需要從焊接材料方面著手,還需要加強(qiáng)細(xì)節(jié)處理。最后,結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的具體特征,對(duì)焊接次數(shù)加以控制,嚴(yán)格根據(jù)焊接的要求來(lái)進(jìn)行焊接處理。

結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái),隨著我國(guó)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的逐步完善,橋梁工程項(xiàng)目中,鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越發(fā)普遍,為保障橋梁的穩(wěn)定性與安全性,必須實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì),保障設(shè)計(jì)質(zhì)量。 鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)有效避免了各種設(shè)計(jì)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(jì)與社會(huì)價(jià)值。