橋梁鋼結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定設(shè)計(jì)研究

1、<p>　　橋梁鋼結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定設(shè)計(jì)研究</p><p>　　摘要：鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)，抗拉、抗壓性能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因而在我國(guó)橋梁建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛，鋼結(jié)構(gòu)橋梁整體性能的好壞，與其整體設(shè)計(jì)密切相關(guān)。文章闡述了鋼結(jié)構(gòu)橋梁整體設(shè)計(jì)相關(guān)理念，基于關(guān)鍵技術(shù)，探討了橋梁整體設(shè)計(jì)優(yōu)化策略。 關(guān)鍵詞：橋梁 鋼結(jié)構(gòu) 整體設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)： K928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)

2、： </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展，近年來(lái)取得了驕人的成績(jī)，南京三橋、蘇通大橋、昂船洲大橋的建造，表明在大跨徑橋梁上鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。橋梁是為滿足交通功能的建筑物，現(xiàn)代橋梁鋼結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)鋼加上單元經(jīng)焊(栓)連接組成為復(fù)雜的受力系統(tǒng)，有明確的承載安全和服役耐久性要求。 </p><

3、p>　　1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁整體設(shè)計(jì)理念概述 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，并且具備其抗壓以及抗拉等相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)而言，其外觀更為直觀，強(qiáng)度等級(jí)更高。在我國(guó)，鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用十分廣泛。因?yàn)樽鳛殇摻Y(jié)構(gòu)的施工而言，其施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要應(yīng)用在：①城市立交橋段，尤其是交通要道處，如果采用混凝土橋，必然增加施工周期，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)交通不能較好地維護(hù)。②大跨徑海、江、河橋梁（長(zhǎng)江大橋、杭州灣

4、大橋等），因?yàn)榇罂鐝降囊笙?，只能考慮鋼結(jié)構(gòu)，因?yàn)槿绻捎没炷两Y(jié)構(gòu)，根本滿足不了大跨徑要求。 </p><p>　　1.1 鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)目標(biāo) 我國(guó)橋梁鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(BS5400，EURO CODE)基本一致。完整性設(shè)計(jì)的目標(biāo)是確保結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)的可靠與安全。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)由荷載、材料性能、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)構(gòu)造、制造工藝、安裝方法、使用環(huán)境及維護(hù)方式等多種因素所確定。設(shè)計(jì)除對(duì)結(jié)

5、構(gòu)、構(gòu)件連接及構(gòu)造細(xì)節(jié)按常規(guī)考慮強(qiáng)度、剛度要求外，尚需對(duì)損傷與損傷容限、斷裂與抗斷裂作出評(píng)定。 </p><p>　　1.2 鋼結(jié)構(gòu)損傷及損傷容限 鋼結(jié)構(gòu)從材料加工過(guò)程到服役期不可避免的會(huì)在內(nèi)部和表面形成和發(fā)生微小缺陷，在一定外部因素(荷載、溫度、腐蝕等)作用下，這些缺陷不斷擴(kuò)展與合并形成宏觀裂紋，導(dǎo)致材料和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能劣化。對(duì)橋梁鋼結(jié)構(gòu)而言，完整性和損傷是相對(duì)應(yīng)的，損傷程度將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的完整性帶來(lái)影響，損傷極限

6、則是結(jié)構(gòu)的失效。而損傷容限是指鋼結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用周期內(nèi)抵抗由缺陷、裂紋或其他損傷而導(dǎo)致破壞的能力。 </p><p>　　2 橋梁鋼結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)策略 </p><p>　　2.1橫向抗傾覆穩(wěn)定設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)的橋梁普遍比較輕而且強(qiáng)度非常高，然而，在小半徑以及多車道設(shè)計(jì)時(shí)，其橫向抗傾覆是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)內(nèi)容。早前的橋梁施工中，由于設(shè)計(jì)原因，導(dǎo)致在施工過(guò)程中或者橋梁使用過(guò)程中發(fā)生橋體傾覆。因?yàn)檫B

7、續(xù)鋼梁的半徑比較小，所以相對(duì)而言，其跨度顯得較大，如果再加上橋面寬于鋼梁，這一必定顯得活載不是最優(yōu)，弄不好橫梁外側(cè)支座受力增大，而內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)不受力，這樣橫梁受力極其不均勻，發(fā)生梁體的傾覆。 </p><p>　　2.2 焊接結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)要點(diǎn) 橋焊接結(jié)構(gòu)的完整性設(shè)計(jì)是保障橋梁整體穩(wěn)定性的重要因素，其焊接的接頭形式因受力的不同而各有差異，其接頭部位的應(yīng)力作用導(dǎo)致了母材結(jié)構(gòu)以及受力性能的不同，同時(shí)，在焊接過(guò)程中不

8、能100%消除應(yīng)力，焊接應(yīng)力通常導(dǎo)致焊接接頭的變形，造成焊接接頭形成大量缺陷，不能滿足橋梁整體性設(shè)計(jì)要求。所以在橋梁整體設(shè)計(jì)中，必須考慮焊接接頭的設(shè)計(jì)，在滿足相干規(guī)范的前提下，必須做到：①因地制宜地選擇形式，并通過(guò)焊接性檢測(cè)要求來(lái)獲取靜力和疲勞等級(jí)，來(lái)決定焊縫相關(guān)形式。②在焊接設(shè)計(jì)中，必須詳細(xì)設(shè)計(jì)其關(guān)鍵細(xì)節(jié)，達(dá)到焊接中受力均勻，盡可能降低應(yīng)力。③在設(shè)計(jì)中必須考慮焊接檢測(cè)相關(guān)要求，必須以無(wú)損檢測(cè)等相關(guān)控制指標(biāo)來(lái)檢測(cè)焊縫質(zhì)量。 </p

9、><p>　　2.3 加勁肋設(shè)置 加勁肋是在支座或有集中荷載處，為保證構(gòu)件局部穩(wěn)定并傳遞集中力所設(shè)置的條狀加強(qiáng)件。加勁肋的設(shè)計(jì)，通常很多人都認(rèn)為這方面是可有可無(wú)的，實(shí)際上必須通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算才能決定是否加勁肋。加勁肋與否，是有腹板的h0/δ的值來(lái)決定。如果確定需要加勁肋，則優(yōu)先考慮豎向加勁肋，并且其設(shè)置距離由腹板厚度以及相關(guān)剪應(yīng)力來(lái)決定。當(dāng)豎向加勁肋仍然不能滿足要求時(shí)，可設(shè)置水平加勁肋，水平加勁肋是豎向加勁肋的補(bǔ)充形式。

10、 </p><p>　　2.4 鋼箱梁橫梁設(shè)計(jì) 當(dāng)橋梁主道設(shè)計(jì)過(guò)寬時(shí)，必須優(yōu)化車道鋼結(jié)構(gòu)寬箱梁，在設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)滿足其豎向計(jì)算要求，對(duì)于橫梁的跨徑，需要從支座間雙懸臂簡(jiǎn)支梁的計(jì)算中得知，在支座處可采取豎向加勁肋相關(guān)措施，當(dāng)豎向加勁肋不能滿足要求時(shí)，考慮橫向加勁肋，其計(jì)算措施與縱向計(jì)算措施相仿。 </p><p>　　2.5 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算是以邊孔采用單懸臂，中孔采用簡(jiǎn)支掛梁作

11、為結(jié)構(gòu)的計(jì)算模式。將橋梁縱向劃分為多個(gè)單元，并對(duì)每個(gè)單元截面進(jìn)行編號(hào)，然后進(jìn)行項(xiàng)目原始數(shù)據(jù)輸入。輸入的數(shù)據(jù)信息有：項(xiàng)目總體信息、單元特征信息、預(yù)應(yīng)力鋼束信息、施工階段和使用階段信息。按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對(duì)全橋結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算的內(nèi)容包括預(yù)應(yīng)力、收縮徐變及活載計(jì)算。橋臺(tái)處滑動(dòng)設(shè)支座，橋墩處設(shè)固定支座，碇梁與掛梁間存在主從約束，掛梁一端設(shè)置固定支座，另一端設(shè)滑動(dòng)支座。牛腿計(jì)算是對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì) </p><p>　　好的牛

12、腿尺寸和配筋分4個(gè)步驟進(jìn)行驗(yàn)算：①牛腿的截面內(nèi)力。求出截面內(nèi)力后對(duì)各種危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核；②豎截面驗(yàn)算。按偏心受壓桿件驗(yàn)算抗彎和抗剪強(qiáng)度或按受彎桿件驗(yàn)算強(qiáng)度；③最弱斜截面驗(yàn)算。求得最弱斜截面位置后，按偏心受拉構(gòu)件驗(yàn)算此斜截面的強(qiáng)度；④45°斜截面的抗拉驗(yàn)算。 </p><p><b>　　3 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的加快，帶動(dòng)

13、了橋梁技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，在當(dāng)前形勢(shì)下，橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)用也十分廣泛，主要是在設(shè)計(jì)過(guò)程中的優(yōu)化，才能確保橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性。必須從整體性角度出發(fā)，全面分析橋梁受力情況，加強(qiáng)焊接形式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能保障橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]中華人民共和國(guó)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB100