關于橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計的思考

魏星 管曼羽

摘 要：整體來看，近年來隨著我國交通業(yè)的發(fā)展，在一定程度上促進橋梁工程建設的發(fā)展。隨之，橋梁工程建設技術逐步提高、不斷創(chuàng)新，鋼結(jié)構(gòu)橋梁逐漸被廣泛應用，成為當下橋梁工程建設的重要形式之一。但是，目前來看，我國針對鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程展開的相關研究工作相對較欠缺，對橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計的重視程度也有所不足。而針對目前橋梁工程建設所提出的安全和耐久性要求，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計則顯得尤為重要，我們必須重視橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計。本論文將簡要分析目前鋼結(jié)構(gòu)橋梁在設計方面有哪些不足的地方，并在此基礎之上提出幾點鋼結(jié)構(gòu)橋梁設計要點。

關鍵詞：橋梁工程;鋼結(jié)構(gòu)橋梁;鋼結(jié)構(gòu)設計

中圖分類號：U448.36 文獻標識碼：A

1 橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計不足之處

橋梁鋼結(jié)構(gòu)憑借其施工周期短、綜合效益高等優(yōu)勢，逐漸被大家廣為使用。但是，目前我國針對橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計所做出的研究還很少，而且研究的內(nèi)容較為淺顯，這在一定程度上對鋼結(jié)構(gòu)橋梁的廣泛運用和發(fā)展帶來消極影響。因此，這就需要注意分析目前橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計存在的不足之處，具體如下：

1.1 設計問題

無論針對何種形式的橋梁工程建設而言，工程建設的關鍵在于設計方面。工程設計從根本上對工程施工進度、工程施工要點、工程施工成本、工程質(zhì)量要求等等方面帶來影響。整體來看，目前我國橋梁工程建設部分存在設計問題。不合理的設計、不科學的設計不僅僅在一定程度上對工程投資帶來消極影響，甚至還有可能對工程質(zhì)量產(chǎn)生消極影響，導致安全隱患問題的發(fā)生。長期如此，則會對我國橋梁工程建設的發(fā)展產(chǎn)生一定程度的消極影響。值得注意的是，目前橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計問題較為顯著，沒有創(chuàng)新。通常情況下，選擇套用現(xiàn)有的橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計。此外，鋼結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的計算和考慮也是當下較為常見的問題。

1.2 銹蝕問題

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)的鋼材主要由鐵構(gòu)成，這就會導致銹蝕問題的發(fā)生，從而從根本上對材料的結(jié)構(gòu)力學性能產(chǎn)生消極影響。當鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生銹蝕問題，情況較輕時，會在一定程度上對鋼結(jié)構(gòu)整體受力能力產(chǎn)生消極影響。當發(fā)生較嚴重的銹蝕問題，則可能導致鋼結(jié)構(gòu)銹蝕部位發(fā)生彎曲問題，甚至情況嚴重時還有可能導致安全隱患問題的發(fā)生，引發(fā)交通事故。除此之外，無論是鋼結(jié)構(gòu)原材制作還是在實際使用階段，鋼結(jié)構(gòu)多多少少都會出現(xiàn)一些微小變化甚至是損傷，假若不加以處理其對材料的結(jié)構(gòu)力學性能帶來的消極影響更為嚴重。

1.3 質(zhì)量問題

具體來說，質(zhì)量問題可以細化為選材質(zhì)量問題和施工質(zhì)量問題兩方面。其一，選材質(zhì)量問題。鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量好壞直接決定橋梁的使用性能，因此這就要求鋼結(jié)構(gòu)設計應當基于國家標準展開，強調(diào)嚴格把控選材質(zhì)量。其二，施工質(zhì)量問題。具體就是指鋼結(jié)構(gòu)制作施工過程中必須按照設計制作、必須按照規(guī)范操作，只有每道工序都滿足要求才能保證整體鋼結(jié)構(gòu)工程滿足要求。值得注意的是，焊接工藝問題應當引起高度重視，強調(diào)按照工藝焊接的必要性和重要性。焊接缺陷問題一旦出現(xiàn)會對生產(chǎn)產(chǎn)生一定程度的消極影響，甚至還會導致安全隱患問題的發(fā)生，從而在一定程度上增加了安全事故發(fā)生的可能性。

1.4 構(gòu)造細節(jié)問題

構(gòu)造細節(jié)問題相對而言是所有鋼結(jié)構(gòu)設計問題中較為容易被忽視的問題，但是同時也是較為容易造成安全事故、安全隱患的原因之一。橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計構(gòu)造細節(jié)出現(xiàn)問題，則導致幾何應力集中，從而導致這些細小構(gòu)造在遇到可變荷載作用時擴大疲勞應力，最終導致其較易出現(xiàn)變形。

2 橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計要點

通常情況下，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計流程為：結(jié)構(gòu)適應性判別（依照橋梁實際工程特點衡量其應用鋼結(jié)構(gòu)形式的可行性）、結(jié)構(gòu)選型與布置（基于綜合考慮規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案）、結(jié)構(gòu)截面預估（依據(jù)構(gòu)件受力初判構(gòu)件截面）、節(jié)點設計（保證連接節(jié)點與結(jié)構(gòu)模型節(jié)點一致）、結(jié)構(gòu)力學分析（軟件分析或建立數(shù)學模型）、工程判定（運用軟件評估）、結(jié)構(gòu)修正（依據(jù)工程判定修正）、構(gòu)件設計（判斷使用單一鋼種或不同強度的鋼材）、結(jié)構(gòu)圖紙編制（其一，設計圖;其二，施工詳圖）。以下將簡要分析橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計要點：

2.1 焊接工藝完整性設計

首先，針對焊接設計應當強調(diào)細節(jié)構(gòu)造設計的重要性和必要性，必須保證焊接受力均勻。其次，基于焊接性能檢測得到的相關參數(shù)，選擇焊縫相關形式。最后，充分考慮焊接接頭的相關問題。此外，還應當在焊接工藝設計階段應當充分考慮焊接工藝檢測相關問題。如非不必要的特殊情況外，焊接應當連續(xù)，焊縫應當修整平順。值得注意的是，焊接工藝完整性可以在一定程度上為保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁整體穩(wěn)定性產(chǎn)生積極影響，應當引起重視。

2.2 橫向抗傾覆穩(wěn)定性設計

整體來看，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計需要把握的要點有許多，其中較為重要的一點在于橫向抗傾覆穩(wěn)定性設計。其中，針對車道眾多的橋梁，或者是小半徑橋梁展開設計時，如何把控其橫向抗傾覆穩(wěn)定性成為現(xiàn)下思考的重要問題，而且這一問題也是現(xiàn)下的熱議研究問題。這就要求在實際設計階段，應當注意科學計算，并在此基礎之上分析橫梁的受力狀況，進而進行橫梁偏心受力設計。值得一提的是，當增加多車道時，應該注意按照要求提高其橋梁整體平穩(wěn)性，具體可以借助灌砂針對橫梁進行填充處理。

2.3 結(jié)構(gòu)內(nèi)力

通常情況下，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計需要基于結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算展開。具體就是指，基于橋梁縱向展開劃分得到多單元，進而對其進行編號和信息輸入。計算內(nèi)容大致有：其一，活載計算。其二，預應力計算。其三，計算收縮徐變。

2.4 施工人孔

通常情況下，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計施工人孔有兩種情況。第一種情況，將施工人孔設計在橋梁頂部，應當置于跨徑為一點五米左右的位置。第二種情況，將施工人孔設計在橋梁腹板，應當置于應力相對而言較小的位置。值得一提的是，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計中施工人孔設計作為一項必不可少的內(nèi)容，應當注意把控人孔位置設計的合理性，確保同一橋梁斷面不設置過多的人孔。

2.5 加勁肋設計

針對橋梁整體而言，為了保障構(gòu)件的穩(wěn)定應當注意在橋梁支座或者承擔主要荷載的位置添加加勁肋設計，即設置加強件。而在實際展開橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計時，這部分設計內(nèi)容不被重視甚至被忽視，歸根結(jié)底在于大家沒有正確認識加勁肋設計的必要性和重要性。衡量是否進行加勁肋設計應當取決于實際數(shù)據(jù)計算結(jié)果。加勁肋的形式具體有豎向和水平兩種形式，根據(jù)橋梁工程實際特點比較選擇。

3 結(jié)束語

總而言之，目前我國針對橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計所做出的研究還很少，而且研究的內(nèi)容較為淺顯，這在一定程度上對鋼結(jié)構(gòu)橋梁的廣泛運用和發(fā)展帶來消極影響。而針對目前橋梁工程建設所提出的安全和耐久性要求，橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計則顯得尤為重要，我們必須重視橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計。因此，這就需要我們注意分析目前橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計存在的不足之處，不斷優(yōu)化橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計，強調(diào)橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新。進而對我國整體橋梁工程建設的發(fā)展產(chǎn)生積極推動作用，甚至交通業(yè)的發(fā)展以及整體經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生一定程度的積極影響。

參考文獻：

[1]范文理.現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計[J].電焊機，2019，39（10）：11-12+44.

[2]杜紅艷.現(xiàn)代橋梁設計中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計[J].交通世界（建養(yǎng).機械），2020（12）：228-229.

[3]薛家偉.探析橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計[A].《建筑科技與管理》組委會.2018年3月建筑科技與管理學術交流會論文集[C].《建筑科技與管理》組委會：2018：2.

[4]張允.橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計與技術分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019（13）：165-166.

[5]黃嘉偉，龍華.淺論橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計策略及注意事項[J].四川水泥，2019（09）：133.