桥梁钢结构的整体设计策略探讨

桥梁钢结构的整体设计策略探讨

陈云杰

深圳市博瑞祺道桥工程咨询有限公司广东省深圳518055

摘要：钢结构的优点有很多像是抗高强度能力强·抗压性能强·轻质以及抗拉性能强等。所以钢结构在我国桥梁建设中的应用广泛，桥梁钢结构整体性能的好坏对桥梁的安全性能将产生直接的影响。性能的好坏与整体的设计息息相关。本文从现实中的一些桥梁建设的实际情况入手，依据钢结构桥梁整体设计的理念，在相关技术为支持的基础上找到了使桥梁整体设计进一步优化的相关措施，对桥梁钢结构的发展提出的一些建设性的意见，对其他先进的架构技术在桥梁设计中的发展具有重要的参考意义。

关键词：桥梁；钢结构；整体设计；设计目标；策略

引言；

近年来，我国路桥交通行业迅速发展，其中钢结构桥梁的发展尤为迅速。这表明了我国相关的桥梁设计单位在大跨径桥梁的钢结构方面的设计优势越来越明显。桥梁的存在是为了满足交通功能的，现在桥梁钢结构的受力系统是由结构钢等经焊接组成的，在安全性和耐久性上有较高的要求。

一、桥梁钢结构的整体设计理念

（一）桥梁钢结构的整体设计目标

能够保证桥梁在设计的使用年限内具有足够的安全性和可靠性是我国桥梁钢结构设计的总的设计目标。我国桥梁的完整性设计在桥梁所使用的材料性能，以及相关的制作工艺并且对桥梁的使用环境和定期维护的方式方法都做了仔细的研究。经过国际上的权威机构鉴定我国钢结构桥梁的使用年限为一百年。要想使设计目标保证完整性不仅要考虑使用材料的强度和刚度还需要进行进一步的评定损伤以及抗断裂性能方面的研究，从而真正的确保实现桥梁钢结构的整体设计目标。

（二）钢结构损伤及损伤容限

钢结构的损伤是难以避免的，钢结构材料在加工的过程中在其表面和内部都会出现一些小的损伤，这些损伤在一些外力条件的影响下会形成一些裂纹，这些裂纹会使整个桥梁的安全性能降低，所谓千里之堤毁于蚁穴就是这个道理。经过我们调查发现钢结构的完整性和损伤是相互作用相互影响的，钢结构的损伤会对结构的完整性产生一定的影响，钢结构的损伤表明的是结构完整性的失效。钢结构在正常的使用周期内出现的缺陷断裂或者其他损坏造成的性能下降是指钢结构的损伤容限。损伤容限这个概念在钢结构桥梁中的使用就是承认了钢结构在出厂时就存在质量缺陷的问题，但是结构完整性设计方法可以通过在使用年限内保证桥梁结构的安全性。今年来国内频繁出现桥梁因为钢结构损坏现象，对桥梁安全与耐久性最大的考验因素便是自身结构损坏，所以说人们在对焊接结构损伤研究时也不能忽视对桥梁钢结构整体性的研究，因为一旦发生危险将对人民群众的生命财产安全造成极大的威胁。

（三）钢结构桥梁相关设计的应用

桥梁设计及建设比较看重的就是钢结构，钢结构具有强度高·重量轻的优点，经过对比我们发现钢结构与其他材料结构相比抗压性能十分优越，在与混凝土的直观对比中我们发现钢结构的外观更加美观，而且钢结构的强度性能也不是混凝土所能比的。在施工周期方面的考虑上，钢结构的施工周期较之混凝土更是大大缩短。通过钢结构的这些优点我们不难发现，钢结构在现实生活中的应用十分广泛，比如说在城市的立交桥中就不难发现它的身影。在一些跨度特别大的桥梁建设中，混凝土就越来越难以体现它的价值，所以现如今桥梁的设计施工越来越多地采用钢结构。

二、钢结构桥梁的整体设计策略

（一）横向抗倾覆稳定设计

在现实的桥梁建筑中，在桥梁的合适位置采用合理的钢结构会提高桥梁的质量尤其是在桥梁强度方面。在对一些小半径多车道进行设计时应该考虑横向抗倾覆，因为过去的经验告诉我们如果不对这方面进行合理的设计就会造成桥梁的某些部位发生倾覆现象。要想这种现象不再发生，相关设计人员应该对桥梁的跨度以及钢结构材料的半径宽度进行精确的计算，达到受力均衡的要求。有一些提高桥梁稳定性的小技巧比如说在横梁处灌入细沙，希望桥梁施工人员可以采纳。

（二）焊接结构的完整性设计

保证桥梁稳定性的因素有很多，其中最重要的就是焊接结构的完整性设计。因为受力的方面不同所以焊接的接头形式也不同，这就导致了母材结构的不同。因为在焊接的过程中不能百分百的保证消除应力，这就导致了焊接接头的变形从而形成了焊接的一些缺陷。在桥梁的整体设计中必须要考虑到焊接接头这一影响因素，在对钢结构进行焊接时应该具体问题具体分析根据相关的检测要求来选择焊缝的相关形式。在焊接设计时必须要考虑到一些设计因素使受力尽量均匀。

（三）施工人孔的设计问题

要对一座大桥进行整体设计需要考虑的方面有很多，人孔设置就是非常重要的一个环节。人孔的存在通常是为了为施工过程提供一些便捷所以一般都将开孔开在桥梁箱梁顶板和腹板上，但是这对桥梁钢结构的完整性造成一定的影响，所以在选择开孔时应该避免将开孔选择在同一位置上，最好分散选择并且要采取一些加固措施。

（四）设计中加劲肋

很多人都认为在钢结构桥梁的建设中不应该加入劲肋，但是这方面的取决因素是通过计算才可以真正确定的。要不要加劲肋是有腹板的h0/δ的值确定的，如果要加最好就加竖向加劲肋，并且需要考虑腹板的厚度，如果加竖向劲肋不起作用的时候可以考虑加水平劲肋，劲肋可以起到增强钢结构抵抗弯矩和剪力的作用。

结论：

随着改革开放的不断深化，带动着我国基础建设飞快发展这就为桥梁技术的发展提供了契机，相应的关于桥梁建设的先进技术也不断得到了补充与发展。钢结构作为典型的代表在建筑业的应用十分广泛，再加上设计过程的不断优化，桥梁钢结构的整体性与稳定性大大提高。要想保证桥梁钢结构的质量就得从桥梁的整体入手，然后全面分析受力情况进而加强焊接形式的优化设计，只有这样才能不断提高桥梁钢结构的质量。言而总之，桥梁的建设一直以来都是社会各界关注的重点，关于桥梁建设的相关技术也一直在不断发展进步，所以说在对桥梁钢结构的整体设计时应该充分考虑现实情况，学会因地制宜，同样的要考虑到一些外力作用的影响。

参考文献：

[1]王元清，廖小伟，贾单锋，石永久.钢结构的低温疲劳性能研究进展综述[J].建筑钢结构进展，2018，20（01）：1-11.

[2]刘海波.桥梁钢结构的整体设计策略探讨[J].建材与装饰，2017（50）：287-288.

3]刘小勇，张礼敬，郭耸，张二强.桥梁钢塔涂料防火效果的实验研究[J].南京工业大学学报（自然科学版），2017，39（06）：143-148.