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摘要:對橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計的重要性和目標進行闡述,分析了橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)形式,提出了橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計方法,包括橫向抗傾覆設(shè)計、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、加勁肋設(shè)計、橋梁頂板人孔設(shè)計、計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力,以期提高橋梁設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。
關(guān)鍵詞:橋梁設(shè)計;鋼結(jié)構(gòu);完整性設(shè)計
0引言
近年來,我國交通事業(yè)發(fā)展非???,承載需求量也在不斷上升,重型車輛的行駛對橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量提出了更高的要求。通過調(diào)查分析之后發(fā)現(xiàn),我國很多橋梁在最近幾年時間內(nèi)發(fā)生嚴重的質(zhì)量問題,使車輛安全受到嚴重的威脅。各方面的因素影響造成橋梁的鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,縮短了橋梁的使用壽命,同時造成更加嚴重的安全問題,因此,在今后的橋梁設(shè)計與施工中應(yīng)該全面提升安全性與完整性。
1橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計的意義
1.1橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計的重要性
當(dāng)前,鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要采用單元筋焊接在一起的方式,其具有較強的承載能力,并且使用年限較長,設(shè)計人員在設(shè)計過程中,盡可能選擇較為成熟的設(shè)計方案,提升其強度和穩(wěn)定性,雖然經(jīng)過精準計算,但還存在著很多質(zhì)量問題。主要原因在于橋梁的承載能力不能滿足安全性與耐久性的要求。當(dāng)前我國焊接技術(shù)已經(jīng)達到了世界先進水平,而很多橋梁發(fā)生損壞是局部的強度不足造成的,損壞處大多是比較隱蔽的位置,不容易進行修補,導(dǎo)致橋梁的使用年限縮短[1]。對于上述存在的問題,橋梁在設(shè)計過程中,要充分考慮橋梁的損傷部位及損傷程度,從而全面提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁的完整性。橋梁的完整性主要包含了以下兩點:其一,橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)該更具剛度和強度;其二,應(yīng)該具備承受持久性傷害的能力。在設(shè)計的過程中,滿足以上兩個方面的要求,既要保證其整體性,又要滿足完整性的基本要求。
1.2橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計的目標
結(jié)合本文的上述幾點內(nèi)容,進行橋梁整體性的設(shè)計主要有以下幾個方面:保證鋼結(jié)構(gòu)在有效的時間內(nèi)更具剛度與強度,安全性也能達到使用的要求。完整性包含了承載能力、材料的性能以及施工的過程等,要求各個組成構(gòu)件之間緊密聯(lián)系,同時還能夠有效抵御在使用過程中出現(xiàn)損害,同時防止出現(xiàn)開裂。
2橋梁鋼結(jié)構(gòu)損傷表現(xiàn)形式
隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高,焊接技術(shù)發(fā)展也非常快,而為了提升橋梁質(zhì)量,可以選擇使用更高強度的材料,但是在設(shè)計的過程中,設(shè)計師往往更加關(guān)注的是工藝性損傷以及材料損傷。深入分析后發(fā)現(xiàn),橋梁發(fā)生損傷的主要原因可以從材料、工藝、使用環(huán)境等方面進行考慮,在實際工作中要注意以下幾點:第一,非金屬中雜質(zhì)含量過高,如果存在這一情況,容易造成焊接質(zhì)量發(fā)生急劇的變化。第二,焊接位置的力學(xué)性能下降,主要是由于金屬材料結(jié)晶而導(dǎo)致了質(zhì)量問題[2]。第三,焊接過程出現(xiàn)損傷。如果焊接質(zhì)量控制不好,就會造成焊接部分出現(xiàn)疲勞裂紋的情況。第四,由于結(jié)構(gòu)性能較低而存在損傷,這種情況的出現(xiàn)主要是由于細節(jié)設(shè)計存在問題造成的。第五,使用年限內(nèi)的外界環(huán)境發(fā)生急劇變化而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷非常嚴重。
3橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計方法
橋梁的結(jié)構(gòu)完整性的設(shè)計要求橋梁具備更強的承載能力與耐久性,要求在設(shè)計的過程中選擇最佳的橋梁設(shè)計方案。
3.1橫向抗傾覆設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,尤其在半徑小且車道數(shù)量比較多的橋梁工程中,要保證橋梁橫向具備較強的抗傾覆性能,這也是當(dāng)前設(shè)計師比較重視的一個方面。設(shè)計師在進行設(shè)計的過程中,需科學(xué)計算,保證橫向具備較完善的受力結(jié)構(gòu),不能造成橫梁外部受到過大的外力,否則非常容易造成橫梁受力不均衡而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞[3]。此外,還可以在橫梁的位置上使用砂石填方施工處理,保證橫梁更加均勻受力,在滿足要求的前提下,適當(dāng)增加車道數(shù)量,確保橋梁的穩(wěn)定性。
3.2焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計
要保證橋梁符合完整性的要求,就必須保證焊接質(zhì)量的完整性,但是焊接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,說明焊接材料、工藝以及結(jié)構(gòu)形式存在問題。因此,保證焊接完整性就要全面控制材料、工藝、細節(jié)等方面。焊接完整性的控制需要從以下幾個方面入手:第一,保證焊接材料、焊接結(jié)構(gòu)具備較強的韌性與強度,必須針對具體情況合理處理焊接接頭,將其損傷程度降到最低;第二,焊接過程中,容易出現(xiàn)微觀的質(zhì)量問題,這些都是造成微觀損傷的關(guān)鍵,不能只通過改變焊接材料的方式來解決;第三,合理控制焊接次數(shù)以及焊縫規(guī)格,在焊接過程中要選擇符合要求的焊接材料,一般是根據(jù)母材的性能來配置焊接材料。焊接結(jié)構(gòu)的控制也非常重要,橋梁設(shè)計中需要考慮到如下幾個方面:第一,根據(jù)橋梁的施工情況、檢測要求的不同以及疲勞程度來選擇最合適的焊接結(jié)構(gòu)形式;第二,焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計要充分考慮到施工的細節(jié)問題,必須保證所有的焊接結(jié)構(gòu)能夠均勻承受橋梁結(jié)構(gòu)的受力,必須要保證其不會存在較大的應(yīng)力而影響承載能力;第三,焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計時要全面開展焊接工程的檢測,保證焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合設(shè)計的要求。
3.3加勁肋設(shè)計
加勁肋主要指的是橋梁結(jié)構(gòu)中的加強部件,其主要位于橋梁承載結(jié)構(gòu)部分,目的在于分擔(dān)橋梁主體結(jié)構(gòu)的載荷。在設(shè)計的過程中是否需要布置加勁肋應(yīng)該采用科學(xué)的方式進行計算確定,如果通過計算之后發(fā)現(xiàn)必須設(shè)置加勁肋,就應(yīng)根據(jù)橋梁的具體受力形式來設(shè)置加勁肋的形式、需要設(shè)置豎向還是水平方向的加勁肋,全面提升該位置的橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與承載能力。在設(shè)計加勁肋時要選擇科學(xué)合理的方法進行計算,必須要保證運算數(shù)值精確無誤[5]。
3.4橋梁頂板人孔設(shè)計
橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)置人孔是為了更加方便地進行施工與檢修,主要是在橋梁腹板或者頂板的位置上設(shè)置孔洞,其也是一個重要的結(jié)構(gòu)部分。根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗,人孔一般設(shè)計在跨徑1.5m的位置上;在設(shè)置人孔時應(yīng)盡量選擇應(yīng)力較小的位置。橋梁工程中,人孔的數(shù)量較多,但不能在一個斷面上設(shè)置數(shù)量過多的人孔,應(yīng)該錯開布置。
3.5結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算
結(jié)構(gòu)內(nèi)力應(yīng)該使用單懸臂的方式來進行計算,一般也可以選擇簡支梁的結(jié)構(gòu)形式,將橋梁的縱向分成若干個單元組成部分,并對各個單元進行標記,輸入原始計算數(shù)據(jù),根據(jù)工程的需要在滑動的部分設(shè)置支座結(jié)構(gòu),同時還應(yīng)在橋墩位置上設(shè)置支座結(jié)構(gòu)進行固定。
4結(jié)語
近年來,我國的經(jīng)濟發(fā)展速度較快,交通設(shè)施的建設(shè)數(shù)量持續(xù)增加,鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用到橋梁施工中,全面提升了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性,但還存在很多問題,影響橋梁工程的質(zhì)量。為了有效避免這些質(zhì)量問題的產(chǎn)生,在施工中必須嚴格按照設(shè)計方案進行施工,及時解決工程實際中存在的問題,做好細節(jié)處理,全面提升橋梁工程的質(zhì)量水平。
參考文獻:
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作者:王志文 顏濤 單位:江西省交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司