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      鋼結構的完整性設計方法
      RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-11-07 10:35:09

       摘要:對橋梁鋼結構完整性設計的重要性和目標進行闡述,分析了橋梁鋼結構損傷表現形式,提出了橋梁鋼結構完整性設計方法,包括橫向抗傾覆設計、焊接結構設計、加勁肋設計、橋梁頂板人孔設計、計算結構內力,以期提高橋梁設計鋼結構設計水平。

      關鍵詞:橋梁設計;鋼結構;完整性設計

      0引言

      近年來,我國交通事業發展非?,承載需求量也在不斷上升,重型車輛的行駛對橋梁結構質量提出了更高的要求。通過調查分析之后發現,我國很多橋梁在最近幾年時間內發生嚴重的質量問題,使車輛安全受到嚴重的威脅。各方面的因素影響造成橋梁的鋼結構出現損傷,縮短了橋梁的使用壽命,同時造成更加嚴重的安全問題,因此,在今后的橋梁設計與施工中應該全面提升安全性與完整性。

      1橋梁鋼結構完整性設計的意義

      1.1橋梁鋼結構完整性設計的重要性

      當前,鋼結構橋梁主要采用單元筋焊接在一起的方式,其具有較強的承載能力,并且使用年限較長,設計人員在設計過程中,盡可能選擇較為成熟的設計方案,提升其強度和穩定性,雖然經過精準計算,但還存在著很多質量問題。主要原因在于橋梁的承載能力不能滿足安全性與耐久性的要求。當前我國焊接技術已經達到了世界先進水平,而很多橋梁發生損壞是局部的強度不足造成的,損壞處大多是比較隱蔽的位置,不容易進行修補,導致橋梁的使用年限縮短[1]。對于上述存在的問題,橋梁在設計過程中,要充分考慮橋梁的損傷部位及損傷程度,從而全面提升鋼結構橋梁的完整性。橋梁的完整性主要包含了以下兩點:其一,橋梁結構應該更具剛度和強度;其二,應該具備承受持久性傷害的能力。在設計的過程中,滿足以上兩個方面的要求,既要保證其整體性,又要滿足完整性的基本要求。

      1.2橋梁鋼結構完整性設計的目標

      結合本文的上述幾點內容,進行橋梁整體性的設計主要有以下幾個方面:保證鋼結構在有效的時間內更具剛度與強度,安全性也能達到使用的要求。完整性包含了承載能力、材料的性能以及施工的過程等,要求各個組成構件之間緊密聯系,同時還能夠有效抵御在使用過程中出現損害,同時防止出現開裂。

      2橋梁鋼結構損傷表現形式

      隨著科學技術水平的提高,焊接技術發展也非?,而為了提升橋梁質量,可以選擇使用更高強度的材料,但是在設計的過程中,設計師往往更加關注的是工藝性損傷以及材料損傷。深入分析后發現,橋梁發生損傷的主要原因可以從材料、工藝、使用環境等方面進行考慮,在實際工作中要注意以下幾點:第一,非金屬中雜質含量過高,如果存在這一情況,容易造成焊接質量發生急劇的變化。第二,焊接位置的力學性能下降,主要是由于金屬材料結晶而導致了質量問題[2]。第三,焊接過程出現損傷。如果焊接質量控制不好,就會造成焊接部分出現疲勞裂紋的情況。第四,由于結構性能較低而存在損傷,這種情況的出現主要是由于細節設計存在問題造成的。第五,使用年限內的外界環境發生急劇變化而導致結構損傷非常嚴重。

      3橋梁鋼結構完整性設計方法

      橋梁的結構完整性的設計要求橋梁具備更強的承載能力與耐久性,要求在設計的過程中選擇最佳的橋梁設計方案。

      3.1橫向抗傾覆設計

      鋼結構設計的過程中,尤其在半徑小且車道數量比較多的橋梁工程中,要保證橋梁橫向具備較強的抗傾覆性能,這也是當前設計師比較重視的一個方面。設計師在進行設計的過程中,需科學計算,保證橫向具備較完善的受力結構,不能造成橫梁外部受到過大的外力,否則非常容易造成橫梁受力不均衡而導致結構損壞[3]。此外,還可以在橫梁的位置上使用砂石填方施工處理,保證橫梁更加均勻受力,在滿足要求的前提下,適當增加車道數量,確保橋梁的穩定性。

      3.2焊接結構設計

      要保證橋梁符合完整性的要求,就必須保證焊接質量的完整性,但是焊接結構出現損傷,說明焊接材料、工藝以及結構形式存在問題。因此,保證焊接完整性就要全面控制材料、工藝、細節等方面。焊接完整性的控制需要從以下幾個方面入手:第一,保證焊接材料、焊接結構具備較強的韌性與強度,必須針對具體情況合理處理焊接接頭,將其損傷程度降到最低;第二,焊接過程中,容易出現微觀的質量問題,這些都是造成微觀損傷的關鍵,不能只通過改變焊接材料的方式來解決;第三,合理控制焊接次數以及焊縫規格,在焊接過程中要選擇符合要求的焊接材料,一般是根據母材的性能來配置焊接材料。焊接結構的控制也非常重要,橋梁設計中需要考慮到如下幾個方面:第一,根據橋梁的施工情況、檢測要求的不同以及疲勞程度來選擇最合適的焊接結構形式;第二,焊接結構的設計要充分考慮到施工的細節問題,必須保證所有的焊接結構能夠均勻承受橋梁結構的受力,必須要保證其不會存在較大的應力而影響承載能力;第三,焊接結構設計時要全面開展焊接工程的檢測,保證焊接結構的質量符合設計的要求。

      3.3加勁肋設計

      加勁肋主要指的是橋梁結構中的加強部件,其主要位于橋梁承載結構部分,目的在于分擔橋梁主體結構的載荷。在設計的過程中是否需要布置加勁肋應該采用科學的方式進行計算確定,如果通過計算之后發現必須設置加勁肋,就應根據橋梁的具體受力形式來設置加勁肋的形式、需要設置豎向還是水平方向的加勁肋,全面提升該位置的橋梁結構的質量與承載能力。在設計加勁肋時要選擇科學合理的方法進行計算,必須要保證運算數值精確無誤[5]。

      3.4橋梁頂板人孔設計

      橋梁結構設計中設置人孔是為了更加方便地進行施工與檢修,主要是在橋梁腹板或者頂板的位置上設置孔洞,其也是一個重要的結構部分。根據以往的實踐經驗,人孔一般設計在跨徑1.5m的位置上;在設置人孔時應盡量選擇應力較小的位置。橋梁工程中,人孔的數量較多,但不能在一個斷面上設置數量過多的人孔,應該錯開布置。

      3.5結構內力計算

      結構內力應該使用單懸臂的方式來進行計算,一般也可以選擇簡支梁的結構形式,將橋梁的縱向分成若干個單元組成部分,并對各個單元進行標記,輸入原始計算數據,根據工程的需要在滑動的部分設置支座結構,同時還應在橋墩位置上設置支座結構進行固定。

      4結語

      近年來,我國的經濟發展速度較快,交通設施的建設數量持續增加,鋼結構被廣泛應用到橋梁施工中,全面提升了橋梁結構的安全性與穩定性,但還存在很多問題,影響橋梁工程的質量。為了有效避免這些質量問題的產生,在施工中必須嚴格按照設計方案進行施工,及時解決工程實際中存在的問題,做好細節處理,全面提升橋梁工程的質量水平。

      參考文獻:

      [1]姜金斌.現代橋梁設計中鋼結構的完整性設計[J].中國建設信息,2012(9):60-61.

      [2]姜鵬.橋梁鋼結構抗疲勞設計分析[J].建筑技術開發,2017,44(12):115-116.

      [3]曹玉玲.城市道路橋梁鋼結構的完整性設計研究[J].中國建筑金屬結構,2013(24):17,19.

      [4]劉建軍,陳建明.橋梁結構設計中鋼結構的完整性設計[J].交通世界,2017(21):130-131.

      [5]曹揚.現代橋梁設計中鋼結構的完整性設計探析[J].江西建材,2016(18):173,177.

       

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