（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510230）

從實際情況來看，汽車數(shù)量的增長、運(yùn)輸量的提升，使目前我國的橋梁工程建設(shè)壓力增大，產(chǎn)生應(yīng)用風(fēng)險，威脅到行車安全。通過對公路橋梁故障的深入調(diào)查，我國的危橋工程數(shù)量呈現(xiàn)飛速增長的趨勢，對人們的生產(chǎn)、日常生活均造成了不良影響，是凸顯當(dāng)下橋梁承受能力與交通通行能力間矛盾的主要原因。我國氣候與環(huán)境的惡化，將對橋梁工程中的鋼結(jié)構(gòu)造成較大的損害，在穩(wěn)定性無法保證的情況下會縮短橋梁的使用壽命，影響人們的生命安全與國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。因此，對現(xiàn)代橋梁設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析，具有重要的應(yīng)用價值。

1 我國的橋梁使用現(xiàn)狀

1.1 交通荷載極大

經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使我國汽車總量相較以往有明顯提升，近幾年由于人們生活水平的提高，汽車數(shù)量呈現(xiàn)了整體飛速提升的趨勢，奠定了人們出行頻率的增加基礎(chǔ)[1]。在這種社會背景下，多種情況的共同作用最終結(jié)果會導(dǎo)致交通量的變大，會增加道路和載量。我國多個城市均出現(xiàn)了交通擁堵現(xiàn)象，在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市表現(xiàn)的更明顯，人們上下班高峰時間段出行困難已成為困擾人們外出活動的主要問題，阻礙了社會進(jìn)步。

城市中構(gòu)建了大量的立交橋與高架橋，該種類型設(shè)施數(shù)量增加后，有效地緩解了交通壓力，降低了交通負(fù)擔(dān)，為人們出行提供了更多的基礎(chǔ)路線與出行途徑。在凸顯橋梁應(yīng)用優(yōu)勢時，橋梁荷載成為人們關(guān)注的新問題。橋梁荷載量隨著交通量的增長不斷提升，若沒有配套的養(yǎng)護(hù)手段與完善的設(shè)計方案，將在長時間使用后形成多種類型的安全隱患，威脅人們的行車安全。

1.2 超載現(xiàn)象較為嚴(yán)重

我國應(yīng)用的大部分橋梁修建時間均較早，受限于當(dāng)時的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件，長期使用下會出現(xiàn)部分結(jié)構(gòu)零部件的老化等問題。早期修建的多數(shù)橋梁均處于交通流量較為密集的區(qū)域，交通量較大使超載現(xiàn)象較為常見，影響橋梁的整體穩(wěn)定性。車輛違規(guī)超載現(xiàn)象在邊緣區(qū)域較為嚴(yán)重，橋梁負(fù)擔(dān)較重使車輛在實際行駛過程中，對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生交變荷載影響，在此種類型的作用下，橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受到嚴(yán)重破壞[2]。

一些使用時間較長的橋梁，其中的零部件由于老化已經(jīng)出現(xiàn)裂縫或細(xì)小裂紋，荷載提升使細(xì)小的裂紋逐漸擴(kuò)大，形成較大的安全隱患，影響橋梁工程結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，影響行車安全。

2 現(xiàn)階段橋梁工程設(shè)計過程中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的具體損傷情況

高強(qiáng)度材料成為橋梁工程建設(shè)的重要材料類型，要求橋梁設(shè)計人員應(yīng)明確應(yīng)用材料的具體性能、結(jié)構(gòu)等[3]。通過對橋梁工程設(shè)計中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)件實例的深入分析，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷情況與材料、工藝具有密切的關(guān)聯(lián)，是導(dǎo)致橋梁鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷的主要原因。

第一，在實際的焊接過程中，橋梁縱向性能要求并未獲得橋梁設(shè)計人員足夠關(guān)注，使這類材料中的金屬雜質(zhì)含量比例較高[4]。

第二，產(chǎn)生的一系列金屬結(jié)晶將會對橋梁實際的生產(chǎn)材料應(yīng)用環(huán)節(jié)造成較大的負(fù)面影響，會使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降，影響焊接部位的力學(xué)性能，無法保證橋梁參數(shù)滿足預(yù)期的性能目標(biāo)。

第三，在鋼結(jié)構(gòu)的焊接環(huán)節(jié)若出現(xiàn)大量的欠缺損傷情況，將在后續(xù)的持續(xù)使用過程中出現(xiàn)較大范圍的疲勞裂紋，影響橋梁的整體質(zhì)量[5]。

第四，不注重橋梁的細(xì)節(jié)設(shè)計，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)損傷較多，形成安全隱患后難以解決相應(yīng)的問題[6]。

橋梁在實際應(yīng)用過程中，若所處氣候環(huán)境較為惡劣，未提供足夠保養(yǎng)支持的情況下，產(chǎn)生的細(xì)小缺口、裂縫會隨著時間的推移而逐漸增大。當(dāng)裂縫已經(jīng)發(fā)展到影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時，會威脅行車安全，縮短橋梁的使用壽命，產(chǎn)生大量的無效施工成本，浪費(fèi)資源，不利于我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)的長期發(fā)展[7]。

3 橋梁工程設(shè)計過程中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整性設(shè)計理念

橋梁由于其特殊的應(yīng)用效果，在人們生活中占據(jù)重要的應(yīng)用地位，鋼結(jié)構(gòu)是綜合了加工與焊接等多類型技術(shù)方法后形成的受力系統(tǒng)，與橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與使用壽命有較為緊密的聯(lián)系。人們在已經(jīng)認(rèn)識到鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用重要優(yōu)勢的情況下，應(yīng)充分考慮可能影響結(jié)構(gòu)剛度、穩(wěn)定性及強(qiáng)度的因素，從實際情況來看，無法避免橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞的情況[8]。

施工人員應(yīng)深入分析橋梁結(jié)構(gòu)耐久性、安全性、承載性、交通流量密度等因素，以此達(dá)到預(yù)期的橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)目的。在實際設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)時，保證其完整性的主要內(nèi)容為強(qiáng)度、高度、耐久性損傷斷裂，應(yīng)綜合考慮多項因素，充分凸顯鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用優(yōu)勢，保證鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的全面性與綜合性，提升其整體承載力[9]。

4 保證橋梁工程設(shè)計過程中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)完整性的設(shè)計策略

4.1 橫向抗傾覆的穩(wěn)定性設(shè)計

橋梁鋼結(jié)構(gòu)的特征主要為強(qiáng)度高、質(zhì)量輕，若其應(yīng)用的環(huán)境較為特殊，該類型道路的車道數(shù)量較多或半徑較小的特征較為明顯，橋梁的設(shè)計人員應(yīng)重點關(guān)注橫向抗傾覆穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)多種橋梁傾斜現(xiàn)象，保障社會與經(jīng)濟(jì)效益[10]。

以連續(xù)橋梁為例，由于其半徑較小，使其整體跨度較大，若橋面寬度相比鋼梁較大，承載力將明顯下降，導(dǎo)致橫梁外側(cè)的支座受力增加，在內(nèi)側(cè)受的同時降低的情況下，易出現(xiàn)受力不平衡的情況，造成橋體傾斜甚至結(jié)構(gòu)坍塌等現(xiàn)象[11]。

綜合以上經(jīng)驗，橋梁設(shè)計人員在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時應(yīng)基于充分的因素考慮與數(shù)據(jù)計算，準(zhǔn)確把控影響受力控制效果的多類型因素，確保其滿足受力范圍要求，可有效解決橋梁荷載問題，保障結(jié)構(gòu)整體受力均勻。

4.2 焊接結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計

焊接結(jié)構(gòu)是否完整與橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性有密切聯(lián)系，在對此類型的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時，首先應(yīng)對各部位的受力情況進(jìn)行深入分析，并同時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以免在接頭部位的應(yīng)力作用及母材結(jié)構(gòu)的影響下，導(dǎo)致其受力性能發(fā)生變化[12]。應(yīng)力的產(chǎn)生現(xiàn)象在實際焊接過程中較為正常，使用任何技術(shù)手段均無法保證完全消除應(yīng)力，該種類型的力將會導(dǎo)致接頭位置發(fā)生不良變化，增加了發(fā)生施工風(fēng)險的概率，影響橋梁的設(shè)計整體完整性。施工人員必須嚴(yán)格遵循橋梁的完整性設(shè)計原則，并提高對橋梁接頭設(shè)計環(huán)節(jié)的重視。橋梁的設(shè)計人員為保證整體鋼結(jié)構(gòu)的完整性，應(yīng)對結(jié)構(gòu)材料、應(yīng)用的工藝類型、焊接過程中可能產(chǎn)生的靜力、疲勞等級進(jìn)行深入分析，綜合多種條件后，再選擇科學(xué)、合理的焊接形式[13]。

施工人員應(yīng)提高對細(xì)節(jié)部位的關(guān)注度，采取合適手段減少焊接應(yīng)力的產(chǎn)生，嚴(yán)格遵循檢測標(biāo)準(zhǔn)對焊接部位進(jìn)行核驗，發(fā)現(xiàn)不合理的焊接結(jié)構(gòu)或焊接效果無法滿足預(yù)期設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)及時進(jìn)行返工處理以免影響橋梁的實際應(yīng)用效果，提高焊縫的整體質(zhì)量[14]。

4.3 加勁肋部位的完整性設(shè)計

橋梁支座位置的重點是加勁肋部位，是負(fù)載的主要承擔(dān)區(qū)域，需要強(qiáng)化這一位置的結(jié)構(gòu)，通過加強(qiáng)其中某些部件的質(zhì)量可提升構(gòu)件的應(yīng)用穩(wěn)定性，并實現(xiàn)集中力的傳送目標(biāo)。實際的加勁肋設(shè)計過程中，應(yīng)結(jié)合對橋梁的相關(guān)計算數(shù)據(jù)結(jié)果，明確是否需要設(shè)置加勁肋部位。若有豎向加勁肋的應(yīng)用需要，應(yīng)確定其橋梁距離與腹板厚度數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算時發(fā)現(xiàn)數(shù)值結(jié)果超出規(guī)定的范圍，應(yīng)選擇應(yīng)用水平加勁肋。若原構(gòu)件的橫截面積無法滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在面積不夠的情況下需要通過設(shè)置合理的加勁肋部位，提高抵抗彎矩，增強(qiáng)剪力作用。由于施工過程的應(yīng)用材料量有明顯縮減，可起到有效節(jié)約建筑整體建設(shè)成本的作用[15]。

5 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展趨勢與橋梁工程整體建設(shè)質(zhì)量有密切關(guān)系，橋梁設(shè)計人員應(yīng)明確鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用重要意義，提高對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計完整性的重視，選擇應(yīng)用橫向抗傾覆與加勁肋部位等技術(shù)，圍繞結(jié)構(gòu)的焊接進(jìn)行完整性因素考慮與全面設(shè)計，確保橋梁鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量滿足應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為我國的未來基礎(chǔ)設(shè)施維持可持續(xù)性發(fā)展趨勢奠定堅實的基礎(chǔ)。