[精品]浅谈现代桥梁设计中钢结构的完整性设计
浅谈现代桥梁设计中钢结构的完整性设计 浅谈现代桥梁设计中钢结构的完整性设计 摘要:交通运输过程中,车辆的逐渐增加,给公路桥梁带来了 巨大的压力。文章通过对近年来发生的各种桥梁钢结构故障进行分析, 了解到故障出现受桥梁焊接结构出现的损伤现象、损伤不断扩展以及 桥梁结构系统不完善等因素的影响,进而让人们有了对桥梁工程钢结 构系统进行完整性设计的意识。据此,本文针对桥梁工程设计中钢结 构系统的完整性设计策略进行详细的分析,旨在能够促进桥梁工程的 又好又快建设。 关键词:桥梁工程设计、钢结构系统、完整性 设计 中图分类号:TU997文献标识码:A 一、前言 我 国经济水平的不断提高,推动了交通行业的迅速发展,人们对交通有 了更高的需求。然而随着超限汽车运输量的持续增多,我国的公路桥 梁工程建设压力也逐渐增大。通过对我国近年来的公路桥梁故障进行 调查,发现危险级别高的桥梁工程数量越来越多,给人们的生产生活 造成一定的影响,并加大了交通通行能力与桥梁承受能力的矛盾。另 外,气候环境的逐渐恶化,给桥梁工程中钢结构的稳定性带来影响, 减少了桥梁的使用寿命,给人们的生命安全和国家的经济带来威胁。 因此,对桥梁工程设计中钢结构系统进行完整性设计是十分必要的。 二、我国桥梁使用现状 1、交通荷载大 经济的飞速发展使 我国在近些年汽车总量急剧上升,人们的生活水平的提高也大大增加 了出行的频率,以上种种情况最终的结果就是导致交通量变大,道路 的荷载增加。在我国的很多城市都出现了不同程度的交通拥挤现象。 为了解决这个问题,各个城市建设了很多高架桥以及立交桥,虽然缓 解了交通沉重的负担,但是桥梁的荷载也成了新的问题。交通量的增 加使桥梁的荷载不断增加,特别容易出现损害。 2、超载现象严 重 首先,我国现在的桥梁中有很大一部分是在早期修建的,这 些桥梁在修建的时候因为受到当时经济等方面的制约,所以荷载能力 比较低。而这些早期建设的桥梁大部分又是处于交通紧要的地方,所 以在交通量庞大的今天,经常会出现超载的现象,导致桥梁的稳定性 遭到破坏。其次,为了追求利润,还有很多车辆违规超载,这些车辆 的存在也使桥梁严重超载,在车辆行驶的过程中,桥梁受到交变荷载 的作用,内部结构遭到破坏,尤其是一些细小的裂纹会逐渐扩大,留 下安全隐患。三、桥梁工程设计中钢结构系统的损伤情况 随着焊接技术的不断发展,在桥梁工程建设中越来越多的使用高强材 料,进而就要求桥梁设计者对工艺损伤以及材料给损伤产生的敏感性 进行关注。由此可以推断,桥梁钢结构出现的损伤情况和损伤发展情 况会给材料和工艺产生影响。其主要有以下五种损伤情况:1、 在进行焊接的过程中,没有注意到母材Z向性能的要求,进而导致非 金属中的夹杂物质含量比较高;2、由于金属结晶给桥梁的生产 材料带来了负面影响,进而降低了焊接部位的力学性能;3、钢 结构在焊接的过程中出现损伤现象,如果欠缺过多,那么就容易导致 出现疲劳裂纹情况;4、受到桥梁细节设计问题的影响,导致钢 结构中的不良构造细节出现损伤问题;5、进行服役时,受到环 境条件的影响,加剧缺口损伤程度,带来威胁。四、桥梁 工程设计中钢结构系统的完整性设计理念桥梁工程设计中钢结 构系统的完整性设计理念。桥梁作为一种满足人们交通需求的建筑物, 对于人们的生产生活具有十分重要的意义。现代的桥梁工程设计中的 钢结构主要是由结构钢加工单元在经过相应的焊接工作后构成的比 较复杂的受力系统,能够达到桥梁的承载安全性与服役耐久性的要求。 虽然桥梁的设计者严格按照相关的桥梁设计规范对桥梁的刚度、强度 和稳定性进行设计,但是依然不能有效地防止桥梁结构出现损坏的情 况,其主要是由于桥梁结构的耐久性和安全性不能完全依靠承载力。 桥梁工程设计钢结构系统的完整性内容主要包括桥梁的刚度、强度以 及桥梁钢结构耐久性的损伤与断裂两个方面的内容,只有实现了这两 个方面内容的互相结合,才能够有效的保证桥梁钢结构系统的全面性 和综合性。五、桥梁工程设计中钢结构系统的完整性设计 策略对桥梁工程设计中的钢结构系统进行完整性设计,要对桥 梁自身的承受能力、耐久性等因素进行考虑。因此,对桥梁钢结构的 横向抗倾覆、焊接结构以及加劲肋部位进行完整性设计,主要运用以 下的完整性设计策略:1、对横向抗倾覆进行稳定性设计通 常情况下,桥梁的钢结构具有质量轻、强度高的特点,在特殊性道路 方面,例如在半径小、车道多的路段进行设计时,设计者要注重对其 横向抗倾覆的稳定性进行考虑O通过对以往桥梁的建设和设计过程进 行分析,常常出现由于设计失误原因造成桥梁出现倾斜的情况。由于 连续桥梁半径小,所以其跨度就大,如果桥面的宽度比钢梁的宽度大, 那么就容易降低活载力,严重者增加横梁外侧的支座受力,降低内侧 受力,进而出现受力不平衡的情况,最终导致桥体倾斜。有了上述的 经验,桥梁设计者进行设计时,在经过严格的计算后,将横梁的受力 控制在一定的范围中,这样不仅能够解决桥梁的荷载问题,而且还能 够确保桥梁受力的均匀性。2、对桥梁焊接结构进行完整性设计 确保桥梁焊接结构的完整性,对于保证桥梁整体的安全性和完整性具 有十分重要的作用。因此,在对桥梁钢结构的部位进行焊接时,要对 其各个部位的受力情况进行分析,进行相应的调整,因为接头部位具 有的应力作用会给母材结构和其受力性能产生直接的影响。除此之外, 进行焊接的过程中,出现应力是正常的,并且其不能被完全消除,同 时,焊接产生的应力会使接头出现变化,产生大量缺陷,不能保证桥 梁设计的完整性。所以,在严格按照桥梁完整性设计的前提条件下, 要注重桥梁接头的设计。桥梁设计者为了保证其完整性,首先要对焊 接对桥梁检测所产生的静力、疲劳等级进行考虑,选择恰当的焊接形 式;其次,对桥梁焊接的重要部位和细节部位进行关注,以便能够减 少焊接产生的应力;最后,要严格、认真的根据标准进行检测,有效 地提高焊缝的质量。3、对桥梁的加劲肋部位进行完整性设计 由于加劲肋部位位于桥梁的支座位置,是桥梁的集中负荷区域。通过 设置一些加强部件,能够有效的确保构件的稳定性,并将其作为集中 力进行传送。在对桥梁进行加劲肋设计时,要严格根据相关的计算结 果来确定是否设置加劲肋,如果计算结果证明需要设置加劲肋,那么 在设计时,适宜选择竖向加劲肋,然后在设置好竖向加劲肋后,在其 前提条件下,根据桥梁的距离与腹板的厚度确定竖向加劲肋设置的位 置。如果计算的数值高于规定的范围,那么就选择使用水平加劲肋。 除此之外,在原构件的截面积不够的情况下,通过设置加劲肋,对于 提高抵抗弯矩、增强剪力、减少用钢量以及节约建筑成本具有十分重 要的作用。六、结语 总而言之,桥梁工程整体建设 的质量对于社会的发展、人民的生命安全以及国家的财产安全具有十 分重要的影响。因此,为了有效的提高桥梁工程生产建设的质量,需 要确保桥梁工程钢结构设计的完整性,通过对桥梁钢结构的横向抗倾 覆、焊接结构以及加劲肋部位等方面进行完整性设计,最终有效的保 证桥梁钢结构系统的建设质量。参考文献:[1]苏 红云徐培培:《高速公路桥梁上部结构设计的要点分析》,《技术与市 场》,2012年07期