现代桥梁设计中钢结构的完整性设计赵婧--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

现代桥梁设计中钢结构的完整性设计赵婧

发表时间：2020/10/16 来源：《基层建设》2020年第19期作者：赵婧

[导读] 摘要：随着地区间经济贸易不断加深，道桥工程建设事业也逐渐深入发展，施工关键技术的改进和创新使得现代桥梁工程质量的上限越来越高。

        身份证号码：23010319870525xxxx
        摘要：随着地区间经济贸易不断加深，道桥工程建设事业也逐渐深入发展，施工关键技术的改进和创新使得现代桥梁工程质量的上限越来越高。现如今，钢材在建筑工程施工中的应用占据主要地位，考虑到其强度高、自重轻、刚性强、塑性优以及适用于机械化施工等优势，在高层建筑和桥梁建筑施工时能够保证工程质量安全。问题张基于现代桥梁设计中钢结构的完整性设计应用展开论述，探讨相关现状问题，分析具体设计原则，提出几点建议，内容如下。
        关键词：现代桥梁；钢结构；完整性设计
        相比较混凝土材料和土建木材，钢结构在桥梁建筑工程的适用面更加广泛，尤其是很多桥梁设计基于钢筋混凝土的预应力结构，对于建筑钢结构的装配式构件需求较高。随着近年来交通事业的发展，车辆超重问题逐渐成为破坏道桥工程项目质量安全的重大因素，其耐久性和稳定性引起社会公众关注。因此，考虑到人为和外部因素，对现代桥梁工程项目的建设施工要立足于完善施工方案各项设计内容，加强结构的安全性，在保证桥梁使用寿命的前提下，合理防范相关不良工程事故问题，保障大众人民人身财产安全。
        一、现代桥梁工程的运作使用现状
        （一）损坏度高
        随着国民经济的提升，我国私家车数量近年来在持续增长，交通出行量的增长致使一些车流量较大的桥梁长期承受较大荷载，再加上很多城市的道路通行问题导致的交通堵塞，也加大了桥梁路面和承重支护结构的损害程度。虽然相关工程项目根据使用情况有针对性地加以养护和运维，但是桥梁内部结构的完整性和稳定性是无法逆转的，很多时候，维护和修理工作跟不上桥梁路面和支撑结构的损坏趋势。
        （二）严重超载现象
        公路交通作为最基础的交通运输方式，在很多行业中仍然占据显著地位，尤其是重工业领域，很多时候通过公路运输效率高，成本低。这也就导致了近年来很多货车严重超载导致的公路梁桥倾覆事故。以2019年10月10日的无锡市境内312国道上跨锡港路高架桥桥面侧翻事件为例，其事件发生时，非专业外行人士的看法和评论致使社会舆论焦点于桥梁的质量问题，但事后经过调查得知桥梁工程无质量问题，事故原因是运输货车严重超载，行驶过程中在梁桥一侧产生了很大的倾覆力矩。津晋高速公路匝道桥、哈尔滨高架桥鸿福路段上行匝道、广东河源赣粤高速匝道桥、也均为为3辆120吨及以上车辆同时超载且偏载发生倾覆破坏。
        随着桥梁工程施工建设技术的进步，桥梁承重上限不断增加提升，我国部分地区运输行业的严重超载事件愈演愈烈。在外部环境的驱使下，除了要加强必要监督监管工作，还要不断完善现代桥梁工程施工建设中的结构设计问题，针对已有的梁桥倾覆破坏模式总结受力形式和作用点，进一步完善并结构设计。
        二、现代桥梁设计中钢结构设计的应用原则
        桥梁是一种复杂的受力结构，桥梁结构的设计体系分为梁、拱、索三个方面的基本受力体系，根据受力特性的差异，承重受力也有所不同。构件失衡、缺少养护以及外部环境（大风、台风、强降雨）的负面影响都会降低桥梁的稳定性。因此，钢结构完整性设计的要点在于合理应对桥梁事故问题的影响因素，全面分析。
        （一）质量问题
        桥梁施工的材料和装配式预制构件的质量规格会影响桥梁受力部位的性能，很多桥梁施工离不开质量问题，尤其是型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架在制作过程中要根据特定系数精确计算，一些细节误差或者差值变化都会影响桥梁质量。
        （二）功能问题
        在对钢结构进行焊接时，如果金属结晶处理不当，就有可能致使焊接部位的功能出现下降，使得相连的其他承载结构的密封性和完整性降低，存在安全隐患。尤其是一些常见的焊接损伤致使平面状或内部裂纹出现，不同位置的不同疲劳断裂阶段对于桥梁受力点变化都是极大的。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

无论是平面状缺陷（如裂纹、未熔合等）体积型缺陷（如气孔、夹渣等），都要尽可能避免焊接缺陷引起的应力集中，保证桥梁整体的强度上限不会下降[1]。
        （三）细节问题
        桥梁钢结构设计工作是一项复杂的工作，涉及到很多的细节设计工作，很多设计方案被采纳不仅仅是施工建设的最优解，而是要确保桥梁工程投入运作使用后能够达标。比如一些临海大桥相比较高速公路对风力和潮湿问题的重视程度就不同，钢结构在长期使用中容易被氧化，发生锈蚀。防腐蚀设计中需要注意的一个细节就是主体钢结构以及高强螺栓的外露部分应该采取不同的配套系统，以达到最优的防腐效果。
        三、现代桥梁设计中钢结构的完整性设计策略探析
        （一）加强施工现场管理，，保证设计方案的有效实施
        桥梁工程质量可以划分为客观因素和人为影响，很多时候人为监管或施工问题会导致合理的施工设计方案不能达成实效。钢结构的完整性设计实现前提就是加强施工现场管理，对于施工材料的检验筛选，钢材构件的强度选择，焊接和加工方法等施工环节都需要加强质量控制。根据现实情况和实际需求，明确设计目的。在桥梁设计时，不仅要考虑一些受力情况复杂的部位，经过反复的验算和模拟，还要重视钢结构在材料、规格等方案设计上的实际效果，有些结构考虑到整体性，并非是强度越高越适用，强度不足或塑性需求可以通过改善焊接接头形式、缩减焊缝尺寸等方法提高钢材的利用率，降低成本的同时保证工程质量。而保证这一理念的有效实施，离不开施工现场管理，从钢结构制作、使用到维护、验收，所有流程阶段依照相关标准，规范操作，专人监督，确保施工质量。
        （二）完善技术层面，合理应对质量问题
        焊接结构设计、横向抗倾覆设计、加筋肋设计、结构内力等技术层面的问题都是保证钢结构完整性的要点。首先要确保桥梁的承载力范围，提高安全上限，其次要根据使用需求，尽可能延长桥梁耐久性[2]。近年来桥梁横向倾覆事故问题仍在发生，外部受力使得内部缺少相应支撑力导致的桥梁横梁受力不均的问题要以防范应对为前提，优化结构设计。再者，焊接结构的完整性也决定了钢结构的完整性，处理好焊接损伤，做好母材与焊材的各项性能匹配等工作。明确焊接质量要求，提高技术人员的业务水平和职业素养，加强案例指导，强化培训，明确具体的焊接工艺内容，注重细节。科学的焊接工艺应该对焊接的尺寸和角度进行分析，防止在焊接的过程中发生焊接过热的问题，对于不同的接头应该进行合理的设计。提高焊接的抗疲劳性，由于正交异性板的抗疲劳性比较差，且焊接损伤无法修复，很多钢结构的材料要从施工做好质量管理。
        （三）加强监督管理，做好养护，防范锈蚀问题。
        钢结构的防腐蚀问题也要列为设计重点，对于一些易腐蚀的地区或地形来说，钢结构锈蚀问题以三分涂料，七分工艺的原则来保证防腐蚀效果[3]。一般的锈蚀可以在钢结构构件表面防腐蚀涂料，通过有机膜层地覆盖实现与空气中潮湿空气和水等环境介质的隔离接触，或是在钢结构构件制备过程中加入防腐蚀材料，提升防腐防锈性能，减缓钢机体腐蚀的发生与发展，以达到更好的防护目的。从而避免锈蚀导致桥梁受力变形，预应力集中，保证桥梁的安全性。
        结语
        总而言之，现代桥梁工程对我国经济和社会发展起到不可或缺的作用，对于桥梁工程施工建设来说，钢结构完整性设计是重点优化和完善的施工设计环节，结合桥梁的需求和实际环节，要最大限度地提升桥梁的稳定性和安全性，推动我国桥梁工程建设事业蓬勃发展。
        参考文献：
        [1]许越婷.现代桥梁设计中钢结构的完整性设计[J].建筑工程技术与设计，2020，（20）：906.
        [2]蒋文波.探析现代桥梁设计中钢结构的完整性设计[J].建筑工程技术与设计，2020，（21）：1585.
        [3]代小飞.桥梁钢结构制作中的质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（18）：210-211.