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在橋梁架設的過程中,會使用到大量的鋼結構材料,鋼結構材料的質量可以說是公路橋梁安全性的有效保障。本文首先闡述鋼結構橋梁完整性設計的理念和目標,并提出了具體的設計方法,以期為提升我國橋梁設計水平做出應有的貢獻。
1前言
近些年來,我國在公路交通事業方面的成就有了顯著的提升,人們的日常出行條件獲得了極大的改善,但需要注意的是,我國目前在公路交通方面還是存在一定的問題的,特別是一些超載車輛的存在,對于公路橋梁造成了極大的破壞,一方面這些超載車輛會對公路橋梁的承載力構成威脅,同時也會對廣大人民群眾的生命安全造成極大的威脅。相關數據表面,我國橋梁出現事故的情況相較以往有所提升,同時由于我們所處的外部環境也在不斷的發生著變化,導致橋梁的鋼結構損耗加速,橋梁的使用年限進一步的縮短,這些都是會對人們的日常出行造成一定的危險的。因此,開展橋梁鋼結構設計研究工作,提升其安全性非常有必要的。
2橋梁鋼結構完整性設計概述
2.1橋梁鋼結構完整性設計理念成因
當前形勢下,橋梁通常都是由橋梁結構用鋼板及加勁肋組成,由施工人員將二者牢固的焊接到一起,形成一個比較穩定的結構。在這樣的結構中,橋梁的最大承載力以及使用壽命都可以得到有效的保障,設計工作人員往往會將橋梁結構的設計重點轉移到結構的強度以及穩定性方面,但即便這樣,橋梁鋼結構在使用的過程中受到多方面主客觀因素的影響,還是會出現一定的問題的。從成因上來分析,主要是因為當前的橋梁結構的承載力難以對其安全性和耐久性產生決定性的影響。隨著科學技術水平的不斷進步,特別是焊接工藝水平的提升,現代橋梁已經很少會出現大面積的坍塌問題,現在的橋梁問題多是局部損壞問題,而這種問題出現的區域往往是非常隱蔽的,不僅難以及時的發現,并且在發現后也不好進行及時的修補,這些問題都會使橋梁的使用壽命不斷的縮短。橋梁的整體性主要體現在以下幾個方面:一個是橋梁的輕度和剛度,另一個是橋梁的耐久度。在進行橋梁鋼結構的完整性設計時,一定要兼顧這兩個方面的重要內容,努力實現橋梁結構的完整性和統一性。
2.2橋梁鋼結構完整性設計的目標
橋梁鋼結構完整性設計的主要目標就是保證橋梁在設計壽命內可以保障具備良好的安全性和準確性。在完整的設計方案內,不僅包括了橋梁的承載力、材料以及結構構成,還需要包括具體的施工方法以及空間設定等多方面的內容。橋梁鋼結構的完整性不僅僅是各個組成部分之間的有效結合,還包括與這些結構所相關的各種分析、評價以及相關的技術規范要求等。
3橋梁鋼結構損傷表現形式
隨著科學技術的不斷進步,人們的認知水平也在不斷的提升,對于關系到廣大人民群眾出行安全的橋梁建設方面,設計工作者會選取高強度的材料,將設計的重點轉移到施工工藝損傷以及所選材料對于損傷所展現出來的反映。通常情況下,橋梁結構在施工及使用的過程中可能出現的主要問題包括了以下幾個方面:第一,雜質問題。在進行橋梁結構建設的過程中,材料使用特別是非金屬材料的使用過程中會有大量的雜質出現。第二,功能問題。在對鋼結構進行焊接時,如果金屬結晶處理不當,就有可能致使焊接部位的功能出現下降,給整個工程造成一定的隱患。第三,損傷問題。焊接的時候,如果焊接工人操作不當或是技術水平有限,就有可能導致出現焊接損傷,甚至導致疲勞裂紋的出現。第四,細節問題。橋梁鋼結構設計工作是一項復雜的工作,涉及到很多的細節設計工作,一旦未能做好,就有可能造成結構損傷。第五,環境問題。這項問題的出現多是由于橋梁所處地理區域的外部環境發生大的變化所引起的,并且一旦出現環境問題,對于橋梁鋼結構造成的損害時非常巨大的。
4橋梁設計中鋼結構的完整性設計方法
4.1橫向抗傾覆設計
在進行橋梁鋼結構設計工作時,設計工作人員一定要充分的考慮橋梁的橫向抗傾覆性能,特別是在多車道橋梁路段,這個問題必須要引起設計工作者的特別注意。為做好橫向抗傾覆設計研究工作,設計工作者需要進行科學的運算,深入施工現場充分調研來考慮衡量的偏心受力情況,防止出現設計失誤,造成外部受力較大而內部卻不受理的情況,避免橫梁受力不均勻引發的安全施工。此外,為保障衡量受力均衡,施工人員還可以采用砂石填方的方式來保障橋梁的平穩。
4.2焊接結構設計
在橋梁設計中鋼結構的完整性設計工作的重中之重就是焊接結構的完整性。隨著時代的進步,人們對于完整性的要求也變得越來越嚴格,特別是在損傷這一概念被行業內部所認可后,以往被認定是完美的完整性結構在材料以及施工工藝方面就存在了一定的欠缺了。事實證明,當橋梁鋼結構出現損傷時,會隨著時間的推移而慢慢擴大,并且損傷出現的位置也往往是結構應力集中的位置。因此,一定要從細節處入手,解決損傷問題,從材料質量、施工工藝等方面入手,保障焊接結構的完整性,具體方法如下:第一,做好母材與焊材的各項性能匹配等工作。第二,在橋梁鋼結構焊接施工的過程中,受多方面因素的影響,非常容易導致一定損傷情況的出現,這個時候工作人員切記不可過分的關注材料的質量而忽略焊接結構設計工作。第三,明確焊接質量要求。焊接質量控制是關系到橋梁鋼結構質量的重要內容,施工人員一定要嚴格執行焊接工藝,確保焊接質量滿足各項要求。設計人員應對焊接質量提出明確要求,做到既滿足質量要求又不浪費。第四,注重細節,焊接工作是一項非常繁復的工作,涉及到很多細節方面的工作,設計工作者必須要做好焊接結構細節的處理。第五,做好防腐設計。橋梁鋼結構防腐工作同時也是關系到工程質量的重要問題,設計工作者一定要進行充分的關注,并做好后期的保養說明。
4.3加勁肋設計
所謂的加勁肋,實際上就是橋梁鋼結構施工中使用的一種加強件,用于加強構件的穩定性,通常有板肋和U型肋。加勁肋在橋梁鋼結構中發揮著非常重要的作用,設計人員一定要盡量的收集相關信息,選則與橋型相適用的加勁肋,并對其進行科學的運算,以此來確保所得的數據的精確性,保障設計內容的準確性。
4.4施工人孔設計
為方便后期的施工,確保施工人員工作效率,設計工作者會在橋梁上設置孔洞,這就是所謂的人孔。在進行人孔設計工作時,需要確保其位置處于應力較小的位置,分布錯落有致,但是需要確保在同一斷面上不能夠出現多個人孔。
4.5計算結構內力
設計工作者在進行橋梁鋼結構內力計算工作時,需要采用正確的計算模式和方法,將橋梁按照一定的要求細分為多個單元,并按一定的順序進行編號,輸入相關數據進行計算,設置支座并采取固定處理。
5結束語
隨著社會主義市場經濟的發展,我國基礎設施建設也有了相應的提升,特別是在公路橋梁建設方面取得的成就更是突出。鋼結構在我國的橋梁工程中應用的非常廣泛,不僅有效的提升了橋梁的通行能力,同時也有效的提升了公路橋梁的質量。設計工作者在進行設計工作時,一定要注意鋼結構的額完整性,注意細節,處理好其中存在的問題,推動我國公路橋梁事業的發展。
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作者:郭東明 崔鑫單位:中交世通重工(北京)有限公司