黄德明
湖北省工业建筑集团有限公司，湖北 武汉，430000
摘要：近年来，我国桥梁建设工程数量越来越多，建设规模也越来越大。钢结构在现代桥梁中应用比较普遍，其强度大小与整个桥梁的抗压能力有关，加之桥梁的建设环境较为复杂，易于损及钢结构的使用寿命，因此，钢结构桥梁的耐久性受到广泛关注。在设计中需要充分考虑钢结构完整性设计，旨在有效保证钢结构桥梁施工质量与安全，为钢结构桥梁设计工作提供参考。
关键词：钢结构；桥梁；设计
引言
近些年，随着地区间经济交流越来越频繁，基建等方面的需求越来越高。桥梁无疑是现代基建重要组成部分，而考虑到实用性、美观性以及适用性等多方面因素，钢结构桥梁的使用也越来越多。因此，对钢结构桥梁设计提出了更高的要求，必须保证设计的完整性，采用适宜的设计方法，同时采用合理可行的防腐蚀方法。
1钢结构桥梁存在的问题
1.1设计
桥梁设计的完整性对施工质量造成直接影响，且与工程成本密切相关，因此必须对钢结构的完整性进行周密设计。虽然我国桥梁建设有许多经典案例，但仍有很多桥梁在设计方面存在局限性。如果设计时局部构造不合理，就会导致施工时对设计方案进行修改变更，从而对施工质量、施工进度造成较大影响。目前许多设计人员在桥梁设计中不能对钢结构性能相关参数做出准确分析，只注重提升桥梁的稳定性，导致钢结构强度系数取值不断提高。这些做法与科学合理的设计要求背道而驰，导致建设材料严重浪费，建设成本不断提高，且在未正确计算参数的状态下易引起失稳现象。另外，钢结构桥梁构造设计构造形式不科学，使桥梁集中受力，极易引发交通事故。当桥梁通车后若车流量大，便会导致应力集中，损伤桥梁的部分结构；在高压力的状态下损伤会逐渐扩大，会持续性地加大桥梁钢结构的疲劳应力，导致整体钢结构发生变形，形成交通安全隐患。
1.2质量
钢结构若选材不合理，会引起桥梁钢结构在完整性方面出现质量问题，同时也会损伤结构的抗压能力。设计钢结构完整性时，有许多参数与数据需要计算模拟，以保证其计算结构无误差。但在工程中，有些单位未能按照计算结果详细分析所选材料的具体规格。另外要注意的是，桥梁钢结构设计并非强度越大就越安全，有些设计人员一味追求最大强度而埋下了质量隐患。桥梁设计中要对钢结构的完整性进行合理设计，以防其由于结构不当而出现应变问题。同时，要尽可能减小钢结构的缝隙尺寸，以强化钢材利用率，避免出现浪费现象。
1.3焊接工艺
焊接技术的应用促进了桥梁钢结构的发展，但也出现很多问题。近些年来，在我国出现的钢结构桥梁断裂事故中，其中大多事故背后的根本原因是桥梁焊接接头产生损伤所致，所以需要特别关注焊接结构材料的选择，对其中的细节设计以及焊接工艺提出了更高的要求。完善的焊接工艺是确保钢结构无缝连接的前提，若焊接工艺有瑕疵，会降低钢结构连接部位的稳定性，从而破坏钢结构之间的完整性。焊接过程中必须提前明确焊接尺寸，以防焊接过程中发生焊接部位过热的现象，从而削弱桥梁钢结构的稳定性。
1.4锈蚀
钢材与水分和空气长时间接触后易出现锈蚀现象，一旦出现比较严重的钢材锈蚀现象，就必须禁止其进入施工现场。解决钢材锈蚀问题，需要对钢材结构进行涂层处理。有些施工单位不注重钢材的氧化与锈蚀问题，使钢结构的抗压能力减弱。待桥梁建成后长期受到大型车辆行驶的影响，桥梁整体的稳定性便会降低。若在锈蚀现象严重的情况下投入施工，将使钢结构产生变形而引起桥梁的安全问题。
2桥梁钢板结构完整性设计
2.1完善设计
桥梁建成后，长期的车辆通行便会对桥梁钢结构造成较大的荷载压力。板件主要受到加劲肋的支撑作用，当板件受到压力后，其稳定性便会有所降低。加劲肋的设计要尽量减小肋材料的厚度，“薄板强肋”既可满足结构承载力要求，又能减少钢结构的重量，符合钢结构轻量化设计的基本理念。在板件设计中，应力水平欠缺极有可能导致钢结构稳定性的显著下降，此时再增设加劲肋已解决不了稳定性的问题，所以应当先考虑强度设计后再进行稳定性验算，才能确定是否需要设置加劲肋。设计的加劲肋越多，焊接的数量就越多，也会降低钢结构的完整性，发生焊接变形，从而减弱钢结构的抗疲劳性能。因此，加劲肋不宜设计过多。此外，设计加劲肋时还需严格分析其刚度要求，结合钢结构断面的各种参数完善应力设计。因为钢材微观成分以及晶粒细化程度存在明显的差异性，所以从板材力学与工艺性能角度上去观察厚板时可以看到，厚板的综合性能通常不如薄板，在焊接热过程中其热效应将会更明显，导致焊接工艺与接头应用性能通常比较低，而此时提升板厚度也并不能有效控制钢材裂缝疲劳现象的发生，所以设计时要秉承“宁薄勿厚，毫米必争”的原则。
2.2合理选材
随着冶金水平不断提升，钢结构的力学性能也随之完善，经过计算进行合理设计，根据不同受力大小选择较为适宜的钢材料。钢材料强度级别越高，其塑性和韧性会越低，损伤敏感性增加，加上其中的碳当量大于0.3%，导致钢材料的焊接难度提升，钢材料的冷冻开裂敏感性也会提升，钢材料很容易在低温、疲劳状况下出现脆断现象。此外，对材料的塑性与韧性也应进行具体划分，以防其焊接过程受到影响。因此，设计人员必须对材料的各种性能进行分析后选用合理的材料。
2.3优化焊接
为进一步优化焊接结构的完整性设计，必须针对焊接材料的性能、材料工艺、荷载力状况、细节结构、应用环境以及维护方法等因素进行全面考虑，且焊接人员必须具备娴熟的工艺技术，认真分析焊接部位的角度与尺寸。由于焊接接头的差异性，要在满足设计要求的前提下完善焊缝以及焊角尺寸的设置，尽可能避免在焊接过程中对钢结构带来损伤，因为焊接接头的损伤状况容易影响钢结构的耐久性与稳定性，且其受损后便难以恢复。因此，焊接人员须完善焊接工艺，以提升焊接部位的抗疲劳性能。若焊接工艺不完善，可能会引起钢结构变形。有些焊接人员不重视对焊接部位牢固性的检查，使桥梁钢结构的稳定性受到影响。因此，设计人员要了解常见的焊接缺陷，改善焊接接头形式，结合各种焊接环境改进焊接工艺，完善钢结构的焊接设计环节。
2.4重视防腐
钢结构若长期受到腐蚀会大大减少桥梁结构的使用寿命，对桥梁安全性埋下极大的隐患。设计钢结构的防腐蚀策略时须对桥梁工程的整体环境进行重点分析，尤其是重点考虑潮湿环境对钢结构带来的腐蚀影响，在钢材防腐蚀设计中充分考虑其环境、结构、年限等因素，在易于受到腐蚀的结构部位涂抹防腐涂层，并借助物理方法对材料表面进行粗糙度与洁净度预处理，制定出完善的防腐设计。施工工程中的不良操作也会造成材料腐蚀，因此在施工过程中要确保运用合理的工艺，并严格避免材料与水以及空气进行长期接触，从而全面提升防腐蚀效果。
结束语
综上所述，当前的钢结构桥梁工程规模不断增加，对完整性和抗腐蚀都提出了很高的要求。因此，设计人员需对钢结构完整性的设计引起重视。在桥梁施工中需关注钢材的使用与焊接工艺，避免出现钢结构变形问题，还应借助板件的细部设计加强桥梁的稳定性。要加强对钢材料的防腐处理，防止其发生氧化与锈蚀，以增强桥梁的耐久性。
参考文献
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