文 / 中鐵建蘇州設計研究院有限公司 胡海波

引言

橋梁工程建設，其性能質(zhì)量影響著運行效果，為了使交通建設水平得到提升，應對橋梁工程建設進行不斷優(yōu)化。在橋梁施工中鋼結構作為主體，其性能有著直接的影響，應對其完整性進行合理設計，使其滿足使用的需求。當前一些橋梁工程建設由于鋼結構不合理而產(chǎn)生了較多的問題，難以保證其安全性。因此，應對橋梁鋼結構的設計進行分析，結合其完整性要求開展設計工作，采取有效措施加強設計的效果。

橋梁鋼結構完整性設計的重要性

橋梁結構設計中常用的是單元筋焊接方式，該方式可使橋梁使用的時間延長，并且使其承載能力加強。在設計中需要盡量選擇適合的方式，使橋梁結構的性能得到提升，橋梁結構的穩(wěn)定性加強。然而該方式在實際應用中還存在著一些問題，由于運用該方式設計的橋梁無法滿足安全及耐久的需求，雖然在施工中使用的焊接技術應用水平已經(jīng)得到了提升，但是問題主要產(chǎn)生在橋梁比較隱蔽的位置中這些位置不容易被修補好，同時在長年沒有進行維修的情況下會使問題加劇，無法保證其使用的壽命。因此，在進行橋梁設計的時候，需要對其結構要求進行分析，使橋梁可能產(chǎn)生損壞的位置得到合理評估，使橋梁結構的剛度顯著加強，并且使橋梁結構的承受傷害能力得到提升，進而使橋梁建設的需求得到滿足，發(fā)揮出橋梁工程的優(yōu)勢。

我國現(xiàn)代橋梁工程的使用現(xiàn)狀

橋梁交通荷載大

在當前的交通快速發(fā)展下，汽車使用量大大提升，人們的出行方式也呈現(xiàn)出了多樣的特點，橋梁在交通工程體系中作為重要的設施，面臨著交通量提升的情況，對其自身的性能提出了更高的要求。同時，在交通出行中存在著一定的問題，比如交通擁堵等，為了使問題得到改善，城市高架橋梁及立交橋梁的建設增加，這使交通的建設更加完善有效。但是在橋梁荷載增大的情況下，橋梁結構設計也產(chǎn)生了問題，為了使設計發(fā)揮出有效的作用，需要對橋梁結構的設計進行不斷優(yōu)化。

橋梁超載現(xiàn)象嚴重

在目前的橋梁工程中部分橋梁建設時間比較，橋梁建設技術水平不高，在環(huán)境等因素的影響下，其荷載能力有限，可能會產(chǎn)生較多的問題。在交通出行需求提高的趨勢下，早期建設的橋梁工程產(chǎn)生的問題也增加。在荷載增加的條件下，超載問題比較顯著，無法保證橋梁結構的穩(wěn)定性，使橋梁的內(nèi)部結構被破壞，無法發(fā)揮橋梁的功能。因此，需要對這種情況產(chǎn)生重視。

橋梁鋼結構損傷中的主要問題

材料破損

在橋梁工程建設中鋼結構的應用比較多，在施工的時候，鋼結構損壞也比較常見，由于材料會受到多種因素的影響，比如人為損壞或者自身材料質(zhì)量不佳等，這些問題會對鋼結構的施工產(chǎn)生影響，無法保證其使用效果。在連接處理鋼結構的時候，焊接技術發(fā)揮了重要的作用，當焊接技術使用不當?shù)臅r候，會對鋼結構材料產(chǎn)生較大的影響，比如層狀斷裂等。在進行橋梁結構設計的時候，設計人員需要對施工材料質(zhì)量有效控制，并且合理選擇施工焊接技術，使鋼結構的焊接質(zhì)量得到保障。

焊接頭受損

橋梁鋼結構損傷問題主要在焊接頭部位，在進行鋼結構焊接處理的時候，多次焊接會產(chǎn)生金屬結晶，應在焊接接頭位置提升強度，使鋼結構的性能達到要求。在進行橋梁設計的時候，設計人員需要考慮到影響鋼結構性能的因素，并且在設計過程中對此進行分析，實現(xiàn)對鋼結構設計的優(yōu)化，當橋梁結構中存在著缺陷的時候，長期的使用會使質(zhì)量問題更加顯著，對橋梁結構的使用造成了威脅。在橋梁結構承載力變大的情況下，橋梁焊接頭損傷問題會加快，進而使鋼結構性能受到影響。

橋梁工程鋼結構完整性設計方法

橋梁鋼結構橫向抗傾覆設計

由于鋼橋自重較輕的特點，在進行橋梁鋼結構設計的時候，應使其具有較強的抗傾覆性能。最新的橋梁規(guī)范中對抗傾覆系數(shù)有了明確的要求，要求其使上部結構穩(wěn)定的效應設計值與時上部結構失穩(wěn)效應設計值的比值大于等于2.5。具體公式為：

此公式對與橋梁的抗傾覆計算意義重大，是我國規(guī)范第一次對橋梁抗傾覆的計算提出明確的標準。因此在設計過程中對橫向抗傾覆設計要進行詳細的計算，以避免橋梁在運行中由于過大的傾覆外力，使橋梁失去穩(wěn)定，可有效防止結構傾覆問題的產(chǎn)生。一般在設計中為保持橋梁的穩(wěn)定性，可在橫梁的位置中使用混凝土或鋼砂等填筑的處理工藝，增加橋梁支點處的抗傾覆能力，使橋梁的受力更加均衡，實現(xiàn)對橋梁結構的優(yōu)化設計。也可增加橫向支座的間距，使其穩(wěn)定性顯著加強。

橋梁鋼結構焊接設計

為了加強橋梁鋼結構完整性，應對焊接質(zhì)量進行控制，在施工過程中焊接結構容易出現(xiàn)問題，當其出現(xiàn)了損傷的時候，整體材料及工藝中便都會出現(xiàn)問題。在進行焊接施工的時候，需要對材料以及工藝等進行全面優(yōu)化，避免在焊接中產(chǎn)生損壞的問題。為了加強焊接施工的完整性，應對相關的環(huán)節(jié)點合理設計。比如，應使焊接材料以及結構有著較強的焊接韌性，在焊接的時候應結合實際情況來對焊接斷面進行處理，可使損傷程度有效降低，以保證焊接的效果，提升焊接的質(zhì)量。在焊接施工中可能會出現(xiàn)微觀質(zhì)量問題，應對微觀質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因進行明確，避免在使用中產(chǎn)生更多的問題。應對焊接次數(shù)以及焊接規(guī)格進行合理控制，在焊接施工中應選擇符合要求的相關性，根據(jù)鋼材的特點來進行配置。焊接結構的控制發(fā)揮了有效的作用，在焊接施工中有著一定的要求，在實際操作中需要按照以下要求進行，第一，對橋梁焊接結構進行監(jiān)測，結合橋梁的受力的特點來進行有效增長。第二，在焊接結構設計中需要考慮到整體的受力，現(xiàn)代焊接技術已經(jīng)能夠使得焊接接頭強度等于或者高于母材的強度，也具有良好的抗疲勞性和斷裂性，但是在設計時要注意焊接結構能均勻承受橋梁結構的受力，避免其出現(xiàn)局部應力過大的情況。第三，在對焊接結構進行設計的時候，應加強對焊接工程的檢測，可使焊接結構的質(zhì)量符合實際的要求，為焊接環(huán)節(jié)的質(zhì)量提供有效的保障。施工規(guī)范中對檢測的部位及檢測等級也有詳細的要求，目前較多設計都要求采用超聲波探傷的方法，橋梁主要構件的焊縫如頂?shù)装?、腹板、橫隔板等位置一般都要要求Ⅰ級焊縫。

橋梁鋼結構加勁肋設計

通過加勁肋的設計可實現(xiàn)對橋梁結構部件優(yōu)化，在承載部分中可保證橋梁使用的負荷承載的有效性，達到動力傳遞的要求。在設計過程中應考慮到現(xiàn)場的情況，使用有效的方法來進行荷載力計算。加勁肋的設置一般根據(jù)計算及構造要求設計。如在橋面處由于汽車沖擊的影響，盡量應采用剛度較大的U型肋，在采用U型肋較困難的曲線處可采用T型肋。對于人行橋等對加勁肋要求較低的橋梁可采用一字肋等剛度小的加勁肋。加勁肋應根據(jù)計算及橋梁的受力形式來設置，通過豎向及水平方向加勁肋的合理設置，可以使橋梁結構的質(zhì)量得到提升，并且加強其承載性，同時通過科學的方法來進行計算，可使結果更加準確可靠，為橋梁結構的設計提供良好的條件。

橋梁鋼結構頂板人孔設計

在結構設計中為使施工順利完成需設置人孔，在設計人孔的時候可選擇橋梁受力較小的部位以減少對橋梁整體結構的影響。由于其在施工及檢修作業(yè)時重要的作用，在應用中需要符合一定的要求。比如連續(xù)梁一般將人孔設置在受力較小的邊跨部位，腹板人孔一般設置反彎點附近，如此設置都是為降低對結構的影響程度。在設計人孔的時候，除應選擇應力小的位置外，在橋梁施工中人孔的數(shù)量比較多時，應避免在同一斷面中設置較多的人孔，使人孔的間距得到有效的控制，為結構的設計帶來保障。

橋梁鋼結構防腐蝕設計

在鋼結構設計應結合其材質(zhì)的特點來進行分析，鋼結構一般容易受到腐蝕等影響，為了保證其性能，應對其完整性加強設計，做好防腐蝕工作。應考慮到腐蝕環(huán)境及條件因素，將結構防腐涂層設計優(yōu)化，使防腐涂層可起到有效的保護作用。在防腐涂層直接與金屬表面接觸的情況下，為了使其處理效果加強，應在涂層前將鋼結構的金屬表面處理好，使其粗糙度符合要求，可使處理發(fā)揮出有效的作用，為結構的保護提供支持。

橋梁車道鋼結構寬箱梁設計

在進行橋梁鋼結構設計的時候，需要重視對車道鋼結構寬箱梁的設計優(yōu)化，設計人員應結合結構計算的結果以及支座之間雙懸臂的衡量計算結果來開展設計，同時兼顧橋梁跨度的大小。在設計過程中要考慮豎向加勁肋的作用及設置間距，使其發(fā)揮出有效的作用。在優(yōu)化車道鋼結構寬箱梁的時候，應根據(jù)橋梁結構的設計要求來采取有效措施，在計算結果的基礎上通過對寬箱梁腹板及橫隔板的優(yōu)化，而不是人為的多設置腹板及橫隔板，以免造成材料的浪費。做到在節(jié)約造價的基礎上兼顧橋梁結構的性能，并且保證橋梁在后期運營過程中的結構安全。

結語

隨著橋梁建設的不斷完善，橋梁工程結構設計要求提高，為了滿足其使用需求，加強其各項性能，需要對鋼結構設計進行優(yōu)化?？山Y合橫向抗傾覆設計、焊接設計、加勁肋設計、頂板人孔設計以及防腐蝕設計等提出明確要求，使設計發(fā)揮出有效的作用，保證使橋梁結構的設計優(yōu)勢凸顯出來。通過對橋梁鋼結構的合理設計，使其整體性能提升，可使橋梁的質(zhì)量全面提高，為橋梁交通發(fā)展創(chuàng)造更好的條件。