對現代橋梁鋼結構完整性設計的探究

周鈞 高銘

摘 要：交通運輸業對我國經濟和社會的發展都有很大的影響，為了更好的保證交通運輸業的發展，公路橋梁的施工項目越來越多，在公路橋梁施工中，鋼結構是應用較多的施工結構。在橋梁施工中，一定要做好鋼結構的設計工作，保證鋼結構的完整性。在進行鋼結構設計的時候一定要保證設計工作的科學性，保證鋼結構橋梁的使用效果。

關鍵詞：橋梁；鋼結構；設計

在道路中，橋梁是非常重要的組成部分，是重要的交通設施。運輸工具的不斷改變，使得橋梁在載重和跨度方面也在不斷的發生著改變，使得橋梁工程技術在不斷的發展。最初，橋梁施工中使用的材料是石材和木材，經過時間的慢慢發展，用于建設橋梁的材料也發生了改變，現在，在橋梁施工中，使用最多的施工材料就是鋼材料。鋼材在應用到橋梁施工中以后，也是經過了漫長的過程才發展到非常成熟的階段，其中在施工工藝上也得到了很好的發展。科學技術的不斷進步也推動著鋼結構不斷在發生著變化，在橋梁施工中，施工的質量得到了提高，施工的成本降低了很多，而且鋼結構的橋梁在養護方面的費用也是非常低的。經濟和社會的不斷發展，橋梁施工中鋼結構得到了更廣泛的應用。

1 現代橋梁鋼結構完整性設計探究

1.1 橋梁鋼結構完整性設計

橋梁鋼結構完整性設計一定要以科學的手段和理論作為支撐，同時在進行設計的時候要考慮橋梁施工地點的環境和橋梁建成后的使用特點，這樣橋梁的安全性和科學性才能得到保證。在進行橋梁鋼結構完整性設計的時候，對鋼結構軸心受拉構件設計一定要非常重視。對于橋梁工程中的部分鋼結構而言，通常是以結構未出現變形的情況作為依據進行分析，這樣得到的結果就非常的精確了。橋梁在使用的時候，變形和負荷之間有著一定的關系，對于這種關系進行分析的方法就是幾何線性分析。對于橋梁鋼結構來說，一定要以變形后的結構來作為計算的依據，這樣進行的內力分析，才能在結果上保證誤差不會很大。在以變形后的結構作為計算的依據時，要對材料的彈性進行分析，這樣可以更好的對結構進行分析。對結構、構件和截面的延性進行分析，可以更好的對鋼結構的最大承載力進行計算。結構、構件和截面的后期變形能力可以用延性來進行表示，延性較差就說明其后期變形能力較小，在承受大的負載的情況下非常容易出現損壞的情況。橋梁有著自身負重過重、承載量高、使用時間久等缺陷，監督人員對材料把關不嚴、施工人員操作失誤，設計人員的不科學設計都可能導致橋梁的坍塌，給橋梁本身造成嚴重危害。倘若路基不均勻等，會導致道橋在使用中路基沉陷或裂縫等狀況發生。所以在對橋梁進行建設時需要增加橋梁本身的承載力與抗壓力。使用高新科技對橋梁鋼結構進行合理化設計，保證橋梁鋼結構的完整性，需要把橋梁看做一個整體，在鋼結構中，不能使某一部分出現失誤，因為每部分的失誤都有可能帶來整體的損害。

在鋼結構設計中，水平荷載對結構產生的作用也要重視，鋼結構在水平力荷載作用下，結構會出現剪切變形的情況，同時也會出現彎曲變形的情況。剪切變形的出現是由于剪力引起的，剪力是水平荷載的積累，剪力發生的時候通常是作用于鋼結構的下部，因此，避免鋼結構受到水平剪力的作用一定要對結構的底部進行加強。水平荷載的傳遞途徑就是直接通過剪力才進行傳遞，而出現彎曲變形的情況就是由于水平荷載導致的傾覆彎矩引起的，傾覆彎矩會導致結構的一側出現受拉的情況，另外一側出現受壓的情況，這樣就會導致水平荷載通過結構的彎曲變形轉換成為豎向力。水平荷載和豎向荷載都會以剪力的形式對結構的底部進行破壞。在鋼結構的完整設計中，對結構的延性做到符合要求非常重要，這樣可以避免出現鋼筋混凝土被破壞的情況。鋼筋混凝土被破壞主要有兩種形式，一種是彎曲破壞，一種是剪切破壞。發生彎曲破壞的時候，鋼筋就會出現變形的情況，這樣就會影響塑性變形能力。在受到剪切破壞的時候，就會出現延性較小的情況，這樣就使得延性達不到使用的要求。在進行鋼結構設計的時候，一定要使抗剪能力大于抗彎能力，這樣能更好的保證鋼結構的使用效果。

1.2 橋梁鋼結構完整性施工

在橋梁鋼結構完整性設計完成后施工人員需要做好施工工作，主要包括做好施工縫的處理工作。因施工組織需要而在各施工單元分區間留設的縫。施工縫并不是一種真實存在的“縫”，它只是因后澆注混凝土超過初凝時間，而與先澆注的混凝土之間存在一個結合面，該結合面就稱之為施工縫。因混凝土先后澆注形成的結合面容易出現各種隱患及質量問題，因此不同的結構工程對施工縫的處理都需要慎之又慎。受到施工工藝的限制，按計劃中斷施工而形成的接縫，被稱為施工縫。混凝土結構由于分層澆筑，在本層混凝土與上一層混凝土之間形成的縫隙，就是最常見的施工縫。所以并不是真正意義上的縫，而應該是一個面。做好鋼結構的焊接。鋼結構尤其是焊接結構，由于鋼材、加工制造、焊接等質量和構造上的原因，往往存在類似于裂紋性的缺陷。脆性斷裂大多是因這些缺陷發展以致裂紋失穩擴展而發生的，當裂紋緩慢擴展到一定程度后，斷裂即以極高速度擴展，脆斷前無任何預兆而突然發生，破壞。這種焊縫是一種安裝焊縫，不可能滿焊，更不可能用做主要受力焊縫。鋼板的層狀撕裂一般在板厚方向有較大拉應力時發生，在焊接節點中，焊縫冷卻時，會產生收縮變形。如果很薄或沒有對變形的約束，鋼板會發生變形從而釋放了應力。在約束很強的區域，由于焊縫收縮引起的局部應力可能數倍于材料的屈服極限，致使鋼板產生層狀撕裂。鋼結構在一處連接中通常只用一種連接手段，即或用焊接、或用鉚接，或用螺栓連接焊縫的變形能力不如螺栓連接，側面角焊縫的極限變形大約相當于有預拉力的高強螺栓連接滑動結束時的變形。因此，當焊接和高強螺栓一起用時，連接所能承受的極限荷載大約相當于焊接的極限荷載加上螺栓連接的抗滑荷載。由此可見把普通螺栓和焊縫用在同一個剪面上顯然是不適宜的，另一方面，正面角焊縫的延性很低，不宜和高強螺栓共用。焊縫和高強螺栓在承受靜力荷載時能夠較好地協同工作，但在承受產生疲勞作用的重復荷載卻并不如此。混合連接的疲勞壽命和僅有焊縫地連接差不多。焊縫和高強螺栓共用時，還有一個施工程序問題。如果先施焊而后上緊螺栓，板層間有可能因焊接變形而產生縫隙，擰緊時不易達到需要的預拉力。如果先上緊螺栓而后施焊，高溫可能使螺栓預拉力下降，合理的辦法是對螺栓初擰至設計預拉力的60%，再行施焊，焊后對螺栓終擰。

2 結束語

在橋梁施工中，鋼結構的設計理念和施工工藝在不斷發生著改變，而且在進行設計的時候一定要根據橋梁工程的特點進行具體分析，這樣不但能夠保證施工工程的質量，還能更好的確保橋梁工作在以后使用過程中的安全性和可靠性，在進行橋梁鋼結構設計的時候一定要做到完整性設計。

參考文獻

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