桥梁设计中钢结构的完整性设计方法

摘要：随着我国经济的飞速发展，交通事业发展迅

猛，桥梁交通作为公路交通系统中一个重要的构成部分也

得到了快速发展。钢结构作为桥梁结构中一种主要结构，

在工程建设中得到了广泛运用，是公路桥梁质量的基础。

基于此，本文对桥梁设计中钢结构的完整性设计方法进行

探讨。

关键词：桥梁设计；钢结构； 完整性；设计方法

中图分类号：U442．5 文献标志码：B

文章编号：1672—4011(2014)04—0058—02

0 前言

目前，我国公路交通事业取得了比较显著的进步，交

通的承载需求量也在持续的增加，与此同时也会有许多的

超载车辆出现，这就会导致公路桥梁的最大承载力受到威

胁。经过调查发现，我国最近几年以来桥梁出现危险的情

况日益突出，加大了桥梁的运载力和承受力之间的差异，

伴随着环境的不断改变，桥梁的钢结构也发生了改变，造

成了桥梁的使用时间减少，这为行人的安全带来了比较大

的危险，因此，在今后的桥梁设计里，对于桥梁的完整性

和安全性应有比较明显的提高。

1 桥梁钢结构完整性设计的理念和目标

1．1 完整性设计理念出现的原因

目前桥梁的结构是结构钢加单元筋焊接在一起的，具

有较强的承载能力而且使用的寿命比较长，设计师在进行

设计的时候竭尽全力去满足最大限度的强度和稳定性，即

使是这样，也会出现这样或那样的问题。究其原因，主要

是桥梁的承载力不能够全面地制约桥梁的安全性和耐久性。

现如今国内的焊接技术比较先进，大多数桥梁出现问题的

主要原因就是桥梁的局部受到损坏，这样的问题多数的时

候都会出现在比较隐蔽的地方并且不容易修补，这就会使

桥梁的使用寿命缩短… 。所以，针对上面的问题，设计师

们在进行设计的时候，不仅会关注焊接构建的损伤以及损

伤程度的扩大，还要确保桥梁钢结构的整体性。桥梁整体

性包括两点：第一，要有较强的强度和刚度；第二，着重

注意耐久性的伤害；尽最大可能使两者之间得到最优的配

合，让桥梁的整体性、完整性得到较好地统一。

1．2 完整设计的目标

综上所述，桥梁结构的完整设计可以归纳为：确保钢

结构在有效时间之内具有较强的安全性和准确性。完整的

设计包含承载的重量、材料的使用功能、结构的构成、制

作的程序、安装的方法和具体的使用空间的设计等等。完

整性不但是构件间的联合，也是对钢结构的设定以及评价

有关损伤与损伤程度、开裂与抵抗开裂技术等等。

2 桥梁钢结构损伤表现形式

伴随着焊接技术的不断进步，在桥梁建设的过程里会

较多地使用到高强材质，这就导致了设计师们会更加注意

工艺的损伤以及材料对于损伤的灵敏反映。从某种角度上

说，桥梁结构的损坏、施工材料的选择、施工技术和使用

期限内比较容易出现的问题有以下五点：第一，非金属中

会有大量的杂质出现。这是因为在进行焊接的时候没有太

多地注意母材z向的使用功能。第二，焊接部位的力学功

能有所降低。通常是因为金属结晶造成的不良后果 J。第

三，焊接的时候出现了损伤的问题。如果有太多的问题就

会出现疲劳裂纹的情况。第四，不良构建细节发生损坏。

这是因为没有进行较好的细节设计，最终导致出现损伤。

第五，使用期限之内环境发生变化，导致损伤比较严重。

3 桥梁钢结构完整性设计方法

对于桥梁的完整性设计来说，不但是要注意承载力，

还要注意桥梁的耐久性能，这就要求在进行设计的时候要

时刻关注桥梁的设计方案。

3．1 横向抗倾覆设计

钢结构的桥梁在设计的时候，尤其是半径不大、车道

繁多的桥梁进行设计的时候，一定要注意桥梁的横向抗倾

覆性能，这正是目前人们研究的重点所在。设计师在进行

设计的时候必须要科学运算，较好掌握横梁的偏心受力状

况，不要出现横梁的外部有较大的受力而内部却没有力的

情况，否则就会造成横梁受力失衡，发生气矿的情况 J。

此外，还可以在横梁的地方用砂石进行填方，使横梁可以

均衡受力，在达到规定的要求下增加车道的数目，保证桥

梁的平稳。

3．2 焊接结构设计

确保桥梁完整性设计的关键就是焊接结构的完整性，

然而焊接结构引进损伤这一概念以后，焊接的原材料、连

接模式以及工艺流程就不再完美了。结构的损伤会慢慢扩

展，损伤大多数的时候会出现在应力比较集中的部位，因

此结构细节的解决是比较关键的，此时焊接结构完整性设

计的控制方法应该是材料、技艺、细节以及损伤。

对于焊接结构完整性设计控制方法表现为下面五点：

第一，控制材料、焊接接头的韧性、强度的高效配置，此

外一定要注意焊接接头在使用以后实施处理的一些技术特

点，进而使设计和技术对于结构的损伤降到最低；第二，

焊接接头在进行焊接时微观构成和力学功能都会有所改变，

这些改变易于造成损伤，上述的情况不可以单纯地依赖材

料的质量去处理；第三，尽最大可能使焊接的次数和焊缝

的大小得到控制，在进行焊接的时候一定要挑选最佳的原

材料，一定要达到母材的配置要求；第四，注意焊接时候

的细节情况，减少由于细节原因造成的焊接质量问题_4 ；

第五，在焊接结构设计的时候，一定要考虑结构细节对于

防腐和腐蚀技艺的制约，进行钢结构设计的时候一定要注

意防腐蚀性设计，一定要标明使用和保养的时间。

针对焊接结构设计来说，在进行焊接结构设计的时候

一定要注意以下三点：第一，依据桥梁施工情况的不同、

经过检测要求得到的静力以及疲劳级别来选择最佳的焊缝

的方式；第二，在进行焊接结构设计的时候，对于一些细

节问题一定要进行细致的设计研究，一定要保证焊接的时

候可以均衡受力，竭尽全力防止出现应力；第三，在进行

焊接结构设计的时候，一定要全面地注意焊接过程中的所

有检测标准，一定要保证焊接的质量达到设计的要求。

3．3 加劲肋设计

加劲肋指的是一种加强件，主要设置在桥梁的支座或

负荷较强的地方， 目的是确保构件的稳定以及传递集中力

量。有人认为加劲肋没有什么作用，然而需不需要加劲肋

是要经过认真地运算得出的，经过科学地运算以后，如果

需要加劲肋，这就要求挑选适合的加劲肋形式，是添加竖

向的还是水平的也需考虑，如果竖向的达不到要求就要添

加水平的，这就可以得出水平加劲肋是竖向加劲肋的补充。

值得注意的是，在加劲肋的时候一定要搜集有关的信息进

行科学地运算，运算得出的数值一定要做到精确无误 ]。

3．4 施工人孔设计

人孑L是为了施工便利，在桥梁的顶板或腹部上设立的

孔洞，对于桥梁的整体设计来说，人孔的设计是必不可少

的组成部分。在桥梁的顶板设置人孔的时候，通常情况下

会把孔洞设计在1．5 m的跨径地方；在桥梁的腹板设置人

孔的时候，通常情况下会把人孔设计在应力比较小的地方。

对于桥梁工程来说，人孔的设置会有很多，因此在一个断

面上不要设计多个人孔，注意设计人孔位置的时候一定要

错落有致。

3．5 计算结构内力

在计算结构内力的时候，要对使用单悬臂的方式进行

计算，使用简支挂梁作为中孔结构的计算模式，将桥梁纵

向分成多个单元，对各个单元进行编号，然后输入原始数

据，对收缩徐变、预应力、活载进行计算，桥台处滑动设

置支座，并在桥墩位置对支座进行固定。

4 结语

在我国经济的快速发展下，交通基础建设也得到了飞

速的发展，使得公路桥梁发展迅猛，钢结构在桥梁工程中

也得到了广泛运用，极大地提高了桥梁的稳定性，但是仍

有一定的问题存在，为了降低问题的发生率，在安装和设

计时，要做好每一道工序，尽可能使用准确的计算方法，

注意设计中的一些细节问题。在施工时，要严格按照施工

要求进行施工，对设计中说明的问题多加注意，做好每一

个细节，只有这样，才可以根本性地保证桥梁的质量。

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