對(duì)現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)的探究

周鈞 高銘

摘 要：交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展都有很大的影響，為了更好的保證交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，公路橋梁的施工項(xiàng)目越來越多，在公路橋梁施工中，鋼結(jié)構(gòu)是應(yīng)用較多的施工結(jié)構(gòu)。在橋梁施工中，一定要做好鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，保證鋼結(jié)構(gòu)的完整性。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要保證設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性，保證鋼結(jié)構(gòu)橋梁的使用效果。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

在道路中，橋梁是非常重要的組成部分，是重要的交通設(shè)施。運(yùn)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(fā)生著改變，使得橋梁工程技術(shù)在不斷的發(fā)展。最初，橋梁施工中使用的材料是石材和木材，經(jīng)過時(shí)間的慢慢發(fā)展，用于建設(shè)橋梁的材料也發(fā)生了改變，現(xiàn)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(yīng)用到橋梁施工中以后，也是經(jīng)過了漫長(zhǎng)的過程才發(fā)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(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步也推動(dòng)著鋼結(jié)構(gòu)不斷在發(fā)生著變化，在橋梁施工中，施工的質(zhì)量得到了提高，施工的成本降低了很多，而且鋼結(jié)構(gòu)的橋梁在養(yǎng)護(hù)方面的費(fèi)用也是非常低的。經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，橋梁施工中鋼結(jié)構(gòu)得到了更廣泛的應(yīng)用。

1 現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)探究

1.1 橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)

橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)一定要以科學(xué)的手段和理論作為支撐，同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮橋梁施工地點(diǎn)的環(huán)境和橋梁建成后的使用特點(diǎn)，這樣橋梁的安全性和科學(xué)性才能得到保證。在進(jìn)行橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)一定要非常重視。對(duì)于橋梁工程中的部分鋼結(jié)構(gòu)而言，通常是以結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)變形的情況作為依據(jù)進(jìn)行分析，這樣得到的結(jié)果就非常的精確了。橋梁在使用的時(shí)候，變形和負(fù)荷之間有著一定的關(guān)系，對(duì)于這種關(guān)系進(jìn)行分析的方法就是幾何線性分析。對(duì)于橋梁鋼結(jié)構(gòu)來說，一定要以變形后的結(jié)構(gòu)來作為計(jì)算的依據(jù)，這樣進(jìn)行的內(nèi)力分析，才能在結(jié)果上保證誤差不會(huì)很大。在以變形后的結(jié)構(gòu)作為計(jì)算的依據(jù)時(shí)，要對(duì)材料的彈性進(jìn)行分析，這樣可以更好的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。對(duì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和截面的延性進(jìn)行分析，可以更好的對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的最大承載力進(jìn)行計(jì)算。結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和截面的后期變形能力可以用延性來進(jìn)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(fù)載的情況下非常容易出現(xiàn)損壞的情況。橋梁有著自身負(fù)重過重、承載量高、使用時(shí)間久等缺陷，監(jiān)督人員對(duì)材料把關(guān)不嚴(yán)、施工人員操作失誤，設(shè)計(jì)人員的不科學(xué)設(shè)計(jì)都可能導(dǎo)致橋梁的坍塌，給橋梁本身造成嚴(yán)重危害。倘若路基不均勻等，會(huì)導(dǎo)致道橋在使用中路基沉陷或裂縫等狀況發(fā)生。所以在對(duì)橋梁進(jìn)行建設(shè)時(shí)需要增加橋梁本身的承載力與抗壓力。使用高新科技對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，保證橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性，需要把橋梁看做一個(gè)整體，在鋼結(jié)構(gòu)中，不能使某一部分出現(xiàn)失誤，因?yàn)槊坎糠值氖д`都有可能帶來整體的損害。

在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用也要重視，鋼結(jié)構(gòu)在水平力荷載作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)剪切變形的情況，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)彎曲變形的情況。剪切變形的出現(xiàn)是由于剪力引起的，剪力是水平荷載的積累，剪力發(fā)生的時(shí)候通常是作用于鋼結(jié)構(gòu)的下部，因此，避免鋼結(jié)構(gòu)受到水平剪力的作用一定要對(duì)結(jié)構(gòu)的底部進(jìn)行加強(qiáng)。水平荷載的傳遞途徑就是直接通過剪力才進(jìn)行傳遞，而出現(xiàn)彎曲變形的情況就是由于水平荷載導(dǎo)致的傾覆彎矩引起的，傾覆彎矩會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的一側(cè)出現(xiàn)受拉的情況，另外一側(cè)出現(xiàn)受壓的情況，這樣就會(huì)導(dǎo)致水平荷載通過結(jié)構(gòu)的彎曲變形轉(zhuǎn)換成為豎向力。水平荷載和豎向荷載都會(huì)以剪力的形式對(duì)結(jié)構(gòu)的底部進(jìn)行破壞。在鋼結(jié)構(gòu)的完整設(shè)計(jì)中，對(duì)結(jié)構(gòu)的延性做到符合要求非常重要，這樣可以避免出現(xiàn)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(fā)生彎曲破壞的時(shí)候，鋼筋就會(huì)出現(xiàn)變形的情況，這樣就會(huì)影響塑性變形能力。在受到剪切破壞的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)延性較小的情況，這樣就使得延性達(dá)不到使用的要求。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)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(jié)構(gòu)的使用效果。

1.2 橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性施工

在橋梁鋼結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)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(qū)間留設(shè)的縫。施工縫并不是一種真實(shí)存在的“縫”，它只是因后澆注混凝土超過初凝時(shí)間，而與先澆注的混凝土之間存在一個(gè)結(jié)合面，該結(jié)合面就稱之為施工縫。因混凝土先后澆注形成的結(jié)合面容易出現(xiàn)各種隱患及質(zhì)量問題，因此不同的結(jié)構(gòu)工程對(duì)施工縫的處理都需要慎之又慎。受到施工工藝的限制，按計(jì)劃中斷施工而形成的接縫，被稱為施工縫。混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)該是一個(gè)面。做好鋼結(jié)構(gòu)的焊接。鋼結(jié)構(gòu)尤其是焊接結(jié)構(gòu)，由于鋼材、加工制造、焊接等質(zhì)量和構(gòu)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(fā)展以致裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展而發(fā)生的，當(dāng)裂紋緩慢擴(kuò)展到一定程度后，斷裂即以極高速度擴(kuò)展，脆斷前無任何預(yù)兆而突然發(fā)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(yīng)力時(shí)發(fā)生，在焊接節(jié)點(diǎn)中，焊縫冷卻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生收縮變形。如果很薄或沒有對(duì)變形的約束，鋼板會(huì)發(fā)生變形從而釋放了應(yīng)力。在約束很強(qiáng)的區(qū)域，由于焊縫收縮引起的局部應(yīng)力可能數(shù)倍于材料的屈服極限，致使鋼板產(chǎn)生層狀撕裂。鋼結(jié)構(gòu)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(cè)面角焊縫的極限變形大約相當(dāng)于有預(yù)拉力的高強(qiáng)螺栓連接滑動(dòng)結(jié)束時(shí)的變形。因此，當(dāng)焊接和高強(qiáng)螺栓一起用時(shí)，連接所能承受的極限荷載大約相當(dāng)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(gè)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(qiáng)螺栓共用。焊縫和高強(qiáng)螺栓在承受靜力荷載時(shí)能夠較好地協(xié)同工作，但在承受產(chǎn)生疲勞作用的重復(fù)荷載卻并不如此?；旌线B接的疲勞壽命和僅有焊縫地連接差不多。焊縫和高強(qiáng)螺栓共用時(shí)，還有一個(gè)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(chǎn)生縫隙，擰緊時(shí)不易達(dá)到需要的預(yù)拉力。如果先上緊螺栓而后施焊，高溫可能使螺栓預(yù)拉力下降，合理的辦法是對(duì)螺栓初擰至設(shè)計(jì)預(yù)拉力的60%，再行施焊，焊后對(duì)螺栓終擰。

2 結(jié)束語(yǔ)

在橋梁施工中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念和施工工藝在不斷發(fā)生著改變，而且在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要根據(jù)橋梁工程的特點(diǎn)進(jìn)行具體分析，這樣不但能夠保證施工工程的質(zhì)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(jìn)行橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要做到完整性設(shè)計(jì)。

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