探究桥梁设计中钢结构完整性设计方法

2021-01-07徐京

黑龙江交通科技 2021年8期

徐京

(黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江哈尔滨 150080)

1 我国桥梁使用现状

1.1 交通荷载大

随着我国经济的高速发展，人们的生活质量有了很大的提升，车辆数量在持续的增加，再加上人们的出行频率在大幅的提升，所以导致了交通通行量非常大，交通设施所承受的载荷也在逐渐的增大。虽然我国在加强交通基础设施的建设，但是很多地区依然存在着比较严重的交通拥堵问题。为此，多个地区的政府部门开始加强立交桥、高架桥等工程的建设，以缓解交通通行的质量。与此同时，我国的桥梁荷载有着很大的问题，因为交通通行量过大，桥梁长期处于超负载运行中，给桥梁造成了巨大的损坏问题。

1.2 超载现象严重

(1)有些桥梁进行运营时间过长，因为当时的设计其承载比较低，再加上多年的运行，尤其是超载运行比较严重，导致了其承受的车辆载荷远远超出其实际承受力，进而导致了桥梁的稳定性与安全性受到了极大的影响，根本无法正常的使用。(2)很多车辆的驾驶员为了获取更高的经济利益，往往都会超载运输，所以导致了桥梁的实际承载力比较大，存在比较严重的安全威胁，甚至会造成桥梁内部结构损坏严重。

2 桥梁中的钢结构问题

2.1 设计方面

当前我国的桥梁设计人员在确定设计方案时，对于钢桥来说，没有深入的进行钢结构性能参数的设计，导致其合理性比较差，使得安全性受到极大的影响，虽然这种会造成结构钢材利用率下降，资源浪费比较严重，或者在数据计算时没有综合考虑到多种影响因素，进而导致屈服性能、稳定性的计算不精确，给钢结构的性能产生不利的影响。

2.2 质量方面

选材是桥梁设计中的一项关键性工作，所以桥梁的性能会给钢结构质量造成较大的影响。在桥梁设计时，对于部分受力特殊或者结构组成复杂性高的部分，要进行多次的计算与分析，确保数据的精确度达到要求，然后按照计算结果来确定材料的材质与尺寸。此时应该注意，桥梁结构中的钢材并不是强度越高效果越好，如果一味的提高钢材质的标号，会导致资源的浪费。

2.3 锈蚀现象

钢材如果裸露在空气环境中，就容易发生严重的锈蚀问题，如果严重锈蚀会造成钢材性能急剧下降，根本无法满足使用的需要。钢材的锈蚀可以采取措施消除或者延缓，之所以存在严重的锈蚀问题，多数都是没有进行防锈处理，进而导致其整体受力性能下降，无法满足桥梁正常应用的需要，也会造成某些部分存在弯曲的现象，大大缩短其使用寿命。

3 现代桥梁设计中钢结构的完整性设计

3.1 材料的使用原则

随着我国冶金技术的全面进步和发展，力学研究已经进入到了全新的阶段，针对于不同力学要求的钢结构桥梁已经成为了一个完整的系统，但是在设计过程中，很多情况下为了确保桥梁的安全性而选择高等级的技术标准，虽然强度得到了提升，但是其塑性和韧性会相应的下降，此外，因为碳当量的增大，导致了焊接施工难度也有了较大的提高。板材力学与工艺性能往往会因为材料的晶粒组成而表现出不同，与薄板对比发现，厚板的综合性能相对比较低，在进行焊接施工容易产生过大的热效应，直接导致焊接接头性能难以达标，所以在实践中需要合理的确定板材厚度尺寸，将其准确的计算。

3.2 提升焊接工艺

具备科学性与合理性的焊接结构形式，就要按照要求来明确具体的焊角尺寸，从而可以避免过热而损坏其结构性能。对于不同的接头形式来说，要根据耐用性的要求来合理的设计焊缝，不能过多的应用连接件。因为正交异性板的疲劳裂纹一旦出现，就会导致其无法正常的修复，所以需要根据需要采取良好的细节设计方案，但是需要有良好的工艺作为支持。比如，港珠澳大桥中的正交异性板结构中的关键性焊缝都是通过机器人来完成的，可以有效的降低损失焊缝的问题，提升抗疲劳强度。此外，因为疲劳控制焊缝要进行必要的焊后处理，比如修磨、重熔等等处理，可以有效的延长其使用寿命，还需要加强研究。