探究橋梁設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計方法

徐 京

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 我國橋梁使用現(xiàn)狀

1.1 交通荷載大

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量有了很大的提升，車輛數(shù)量在持續(xù)的增加，再加上人們的出行頻率在大幅的提升，所以導(dǎo)致了交通通行量非常大，交通設(shè)施所承受的載荷也在逐漸的增大。雖然我國在加強交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，但是很多地區(qū)依然存在著比較嚴重的交通擁堵問題。為此，多個地區(qū)的政府部門開始加強立交橋、高架橋等工程的建設(shè)，以緩解交通通行的質(zhì)量。與此同時，我國的橋梁荷載有著很大的問題，因為交通通行量過大，橋梁長期處于超負載運行中，給橋梁造成了巨大的損壞問題。

1.2 超載現(xiàn)象嚴重

(1)有些橋梁進行運營時間過長，因為當時的設(shè)計其承載比較低，再加上多年的運行，尤其是超載運行比較嚴重，導(dǎo)致了其承受的車輛載荷遠遠超出其實際承受力，進而導(dǎo)致了橋梁的穩(wěn)定性與安全性受到了極大的影響，根本無法正常的使用。(2)很多車輛的駕駛員為了獲取更高的經(jīng)濟利益，往往都會超載運輸，所以導(dǎo)致了橋梁的實際承載力比較大，存在比較嚴重的安全威脅，甚至會造成橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞嚴重。

2 橋梁中的鋼結(jié)構(gòu)問題

2.1 設(shè)計方面

當前我國的橋梁設(shè)計人員在確定設(shè)計方案時，對于鋼橋來說，沒有深入的進行鋼結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的設(shè)計，導(dǎo)致其合理性比較差，使得安全性受到極大的影響，雖然這種會造成結(jié)構(gòu)鋼材利用率下降，資源浪費比較嚴重，或者在數(shù)據(jù)計算時沒有綜合考慮到多種影響因素，進而導(dǎo)致屈服性能、穩(wěn)定性的計算不精確，給鋼結(jié)構(gòu)的性能產(chǎn)生不利的影響。

2.2 質(zhì)量方面

選材是橋梁設(shè)計中的一項關(guān)鍵性工作，所以橋梁的性能會給鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量造成較大的影響。在橋梁設(shè)計時，對于部分受力特殊或者結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜性高的部分，要進行多次的計算與分析，確保數(shù)據(jù)的精確度達到要求，然后按照計算結(jié)果來確定材料的材質(zhì)與尺寸。此時應(yīng)該注意，橋梁結(jié)構(gòu)中的鋼材并不是強度越高效果越好，如果一味的提高鋼材質(zhì)的標號，會導(dǎo)致資源的浪費。

2.3 銹蝕現(xiàn)象

鋼材如果裸露在空氣環(huán)境中，就容易發(fā)生嚴重的銹蝕問題，如果嚴重銹蝕會造成鋼材性能急劇下降，根本無法滿足使用的需要。鋼材的銹蝕可以采取措施消除或者延緩，之所以存在嚴重的銹蝕問題，多數(shù)都是沒有進行防銹處理，進而導(dǎo)致其整體受力性能下降，無法滿足橋梁正常應(yīng)用的需要，也會造成某些部分存在彎曲的現(xiàn)象，大大縮短其使用壽命。

3 現(xiàn)代橋梁設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計

3.1 材料的使用原則

隨著我國冶金技術(shù)的全面進步和發(fā)展，力學研究已經(jīng)進入到了全新的階段，針對于不同力學要求的鋼結(jié)構(gòu)橋梁已經(jīng)成為了一個完整的系統(tǒng)，但是在設(shè)計過程中，很多情況下為了確保橋梁的安全性而選擇高等級的技術(shù)標準，雖然強度得到了提升，但是其塑性和韌性會相應(yīng)的下降，此外，因為碳當量的增大，導(dǎo)致了焊接施工難度也有了較大的提高。板材力學與工藝性能往往會因為材料的晶粒組成而表現(xiàn)出不同，與薄板對比發(fā)現(xiàn)，厚板的綜合性能相對比較低，在進行焊接施工容易產(chǎn)生過大的熱效應(yīng)，直接導(dǎo)致焊接接頭性能難以達標，所以在實踐中需要合理的確定板材厚度尺寸，將其準確的計算。

3.2 提升焊接工藝

具備科學性與合理性的焊接結(jié)構(gòu)形式，就要按照要求來明確具體的焊角尺寸，從而可以避免過熱而損壞其結(jié)構(gòu)性能。對于不同的接頭形式來說，要根據(jù)耐用性的要求來合理的設(shè)計焊縫，不能過多的應(yīng)用連接件。因為正交異性板的疲勞裂紋一旦出現(xiàn)，就會導(dǎo)致其無法正常的修復(fù)，所以需要根據(jù)需要采取良好的細節(jié)設(shè)計方案，但是需要有良好的工藝作為支持。比如，港珠澳大橋中的正交異性板結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵性焊縫都是通過機器人來完成的，可以有效的降低損失焊縫的問題，提升抗疲勞強度。此外，因為疲勞控制焊縫要進行必要的焊后處理，比如修磨、重熔等等處理，可以有效的延長其使用壽命，還需要加強研究。

3.3 板件的穩(wěn)定和肋的設(shè)置

為了可以全面的提升受壓板件結(jié)構(gòu)的性能，應(yīng)該根據(jù)需要合理的布置加勁肋，其主要的原則就是薄板強肋，主要考慮的是要提升其承載性能，并且要實現(xiàn)輕量化的設(shè)計。如果板件設(shè)計壓力先對比較低，其承載性能的控制會比較難，這樣就會存在密集加勁肋布置的情況，缺乏合理性。

4 結(jié)束語

時代的發(fā)展和進步，很多橋梁被建設(shè)和應(yīng)用，極大的促進了交通通行質(zhì)量的提升。現(xiàn)代橋梁中，鋼結(jié)構(gòu)依然是主要承載部分，所以該部分的性能會給橋梁的安全性產(chǎn)生直接的影響，這就需要合理的確定設(shè)計方案，保證其完整性達標，延長使用壽命，推動我國經(jīng)濟與社會的全面進步。