田德鋒，楊新華

(江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，推動(dòng)了我國(guó)交通行業(yè)的迅速發(fā)展。人們對(duì)交通有了更高的需求，隨著超限汽車(chē)的運(yùn)輸量的持續(xù)增多，給我國(guó)的公路橋梁工程建設(shè)帶來(lái)了很大的壓力。對(duì)我國(guó)近年的公路橋梁故障進(jìn)行調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)級(jí)別高的橋梁工程數(shù)量越來(lái)越多，給人們的生產(chǎn)生活造成一定的影響，并加大了交通通行能力與橋梁承受能力的矛盾。另外，受到氣候環(huán)境的逐漸惡化，給橋梁工程中鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來(lái)影響，減少了橋梁的使用壽命，給人們的生命安全和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)帶來(lái)威脅。因此，對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行完整性設(shè)計(jì)是十分有必要的。

1 橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)

1.1 橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性設(shè)計(jì)的理念

橋梁工程作為一種滿(mǎn)足人們交通需求的建筑物，對(duì)于人們的生產(chǎn)生活具有十分重要的影響。現(xiàn)代的橋梁工程設(shè)計(jì)中的鋼結(jié)構(gòu)主要是由結(jié)構(gòu)鋼加工單元在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的焊接工作后構(gòu)成的比較復(fù)雜的受力系統(tǒng)，能夠達(dá)到橋梁的承載安全性與服役耐久性的要求。雖然橋梁的設(shè)計(jì)者嚴(yán)格按照相關(guān)的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)橋梁的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是依然不能有效地防止橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的情況，其主要是由于橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性不能完全依靠承載力。二十世紀(jì)以來(lái)，焊接技術(shù)越來(lái)越廣泛的運(yùn)用在橋梁工程中，大多數(shù)橋梁鋼結(jié)構(gòu)受到破壞的主要原因在于局部損傷導(dǎo)致的，由于其不能及時(shí)的進(jìn)行維修，進(jìn)而降低了橋梁的使用壽命。例如韓國(guó)的圣水橋和澳大利亞的kigs橋。因此，在這樣的形勢(shì)下，橋梁設(shè)計(jì)師開(kāi)始對(duì)橋梁的焊接結(jié)構(gòu)的損傷、損傷擴(kuò)展以及鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)注的同時(shí)，還對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性進(jìn)行進(jìn)行關(guān)注。橋梁工程設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性?xún)?nèi)容主要包括橋梁的剛度、強(qiáng)度以及橋梁鋼結(jié)構(gòu)耐久性的損傷與斷裂兩個(gè)方面的內(nèi)容，只有實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)方面內(nèi)容的互相結(jié)合，才能夠有效的保證橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的全面性和綜合性。

1.2 橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性設(shè)計(jì)的目標(biāo)

確保橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性，需要對(duì)橋梁的載荷重量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、安裝方式、生產(chǎn)工藝流程、材料性能以及生產(chǎn)環(huán)境等各個(gè)方面的因素進(jìn)行考慮。另外，完整性設(shè)計(jì)不僅要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)、構(gòu)件部分之間的連接進(jìn)行考慮，而且還要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、斷裂、損傷以及損傷容限等方面進(jìn)行考慮。

2 橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的損傷情況

隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，在橋梁工程建設(shè)中越來(lái)越多的使用高強(qiáng)材料，進(jìn)而就要求橋梁設(shè)計(jì)者對(duì)工藝損傷以及材料給損傷產(chǎn)生的敏感性進(jìn)行關(guān)注。由此可以推斷，橋梁鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的損傷情況和損傷發(fā)展情況會(huì)給材料和工藝產(chǎn)生影響。其主要有以下五種損傷情況:

(1)在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，沒(méi)有注意到母材Z向性能的要求，進(jìn)而導(dǎo)致非金屬中的夾雜物質(zhì)含量比較高;

(2)由于金屬結(jié)晶給橋梁的生產(chǎn)材料帶來(lái)了負(fù)面影響，進(jìn)而降低了焊接部位的力學(xué)性能;

(3)鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)損傷現(xiàn)象，如果欠缺過(guò)多，那么就容易導(dǎo)致出現(xiàn)疲勞裂紋情況;

(4)受到橋梁細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問(wèn)題的影響，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)中的不良構(gòu)造細(xì)節(jié)出現(xiàn)損傷問(wèn)題;

(5)進(jìn)行服役時(shí)，受到環(huán)境條件的影響，加劇缺口損傷程度，帶來(lái)威脅。

3 橋梁工程設(shè)計(jì)中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性設(shè)計(jì)策略

對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)中的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行完整性設(shè)計(jì)，要對(duì)橋梁自身的承受能力、耐久性等因素進(jìn)行考慮。因此，對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的橫向抗傾覆、焊接結(jié)構(gòu)以及加勁肋部位進(jìn)行完整性設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用以下的完整性設(shè)計(jì)策略:

3.1 對(duì)橫向抗傾覆進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

通常情況下，橋梁的鋼結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在特殊性道路方面，例如在半徑小、車(chē)道多的路段進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要注重對(duì)其橫向抗傾覆的穩(wěn)定性進(jìn)行考慮。通過(guò)對(duì)以往橋梁的建設(shè)和設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分析，常常出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)失誤原因造成橋梁出現(xiàn)傾斜的情況。由于連續(xù)橋梁半徑小，所以其跨度就大，如果橋面的寬度比鋼梁的寬度大，那么就容易降低活載力，嚴(yán)重者增加橫梁外側(cè)的支座受力，降低內(nèi)側(cè)受力，進(jìn)而出現(xiàn)受力不平衡的情況，最終導(dǎo)致橋體傾斜。有了上述的經(jīng)驗(yàn)，橋梁設(shè)計(jì)者進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算后，將橫梁的受力控制在一定的范圍中，這樣不僅能夠解決橋梁的荷載問(wèn)題，而且還能夠確保橋梁受力的均勻性。

3.2 對(duì)橋梁焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行完整性設(shè)計(jì)

確保橋梁焊接結(jié)構(gòu)的完整性，對(duì)于保證橋梁整體的安全性和完整性具有十分重要的作用。因此，在對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的部位進(jìn)行焊接時(shí)，要對(duì)其各個(gè)部位的受力情況進(jìn)行分析，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，因?yàn)榻宇^部位具有的應(yīng)力作用會(huì)給母材結(jié)構(gòu)和其受力性能產(chǎn)生直接的影響。除此之外，進(jìn)行焊接的過(guò)程中，出現(xiàn)應(yīng)力是正常的，并且其不能被完全消除，同時(shí)，焊接產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使接頭出現(xiàn)變化，產(chǎn)生大量缺陷，不能保證橋梁設(shè)計(jì)的完整性。所以，在嚴(yán)格按照橋梁完整性設(shè)計(jì)的前提條件下，要注重橋梁接頭的設(shè)計(jì)。

橋梁設(shè)計(jì)者為了保證其完整性，首先要對(duì)焊接對(duì)橋梁檢測(cè)所產(chǎn)生的靜力、疲勞等級(jí)進(jìn)行考慮，選擇恰當(dāng)?shù)暮附有问?其次，對(duì)橋梁焊接的重要部位和細(xì)節(jié)部位進(jìn)行關(guān)注，以便能夠減少焊接產(chǎn)生的應(yīng)力;最后，要嚴(yán)格、認(rèn)真的根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，有效地提高焊縫的質(zhì)量。

3.3 對(duì)橋梁的加勁肋部位進(jìn)行完整性設(shè)計(jì)

由于加勁肋部位位于橋梁的支座位置，是橋梁的集中負(fù)荷區(qū)域。通過(guò)設(shè)置一些加強(qiáng)部件，能夠有效的確保構(gòu)件的穩(wěn)定性，并將其作為集中力進(jìn)行傳送。在對(duì)橋梁進(jìn)行加勁肋設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)的計(jì)算結(jié)果來(lái)確定是否設(shè)置加勁肋，如果計(jì)算結(jié)果證明需要設(shè)置加勁肋，那么在設(shè)計(jì)時(shí)，適宜選擇豎向加勁肋，然后在設(shè)置好豎向加勁肋后，在其前提條件下，根據(jù)橋梁的距離與腹板的厚度確定豎向加勁肋設(shè)置的位置。如果計(jì)算的數(shù)值高于規(guī)定的范圍，那么就選擇使用水平加勁肋。除此之外，在原構(gòu)件的截面積不夠的情況下，通過(guò)設(shè)置加勁肋，對(duì)于提高抵抗彎矩、增強(qiáng)剪力、減少用鋼量以及節(jié)約建筑成本具有十分重要的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，橋梁工程整體建設(shè)的質(zhì)量對(duì)于社會(huì)的發(fā)展、人民的生命安全以及國(guó)家的財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的影響。因此，為了有效的提高橋梁工程生產(chǎn)建設(shè)的質(zhì)量，需要確保橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性，通過(guò)對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的橫向抗傾覆、焊接結(jié)構(gòu)以及加勁肋部位等方面進(jìn)行完整性設(shè)計(jì)，最終有效的保證橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量。另外，要求橋梁設(shè)計(jì)者在確定橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)方案和流程時(shí)，要樹(shù)立全局觀念，注重細(xì)節(jié)部位，制定出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁工程的制造和管理。

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