橋梁鋼結構的的穩(wěn)定設計研究

1、<p>　　橋梁鋼結構的的穩(wěn)定設計研究</p><p>　　摘要：鋼結構具有輕質(zhì)、高強，抗拉、抗壓性能強等優(yōu)勢，因而在我國橋梁建設中應用十分廣泛，鋼結構橋梁整體性能的好壞，與其整體設計密切相關。文章闡述了鋼結構橋梁整體設計相關理念，基于關鍵技術，探討了橋梁整體設計優(yōu)化策略。 關鍵詞：橋梁 鋼結構 整體設計 </p><p>　　中圖分類號： K928 文獻標識碼： A 文章編號

2、： </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p>　　中國鋼結構橋梁的發(fā)展，近年來取得了驕人的成績，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構的優(yōu)勢越來越明顯。橋梁是為滿足交通功能的建筑物，現(xiàn)代橋梁鋼結構由結構鋼加上單元經(jīng)焊(栓)連接組成為復雜的受力系統(tǒng)，有明確的承載安全和服役耐久性要求。 </p><

3、p>　　1 鋼結構橋梁整體設計理念概述 </p><p>　　鋼結構的特點是質(zhì)量輕，強度高，并且具備其抗壓以及抗拉等相關優(yōu)點，對于混凝土結構而言，其外觀更為直觀，強度等級更高。在我國，鋼結構橋梁應用十分廣泛。因為作為鋼結構的施工而言，其施工周期短。鋼結構橋梁主要應用在：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，對于現(xiàn)場交通不能較好地維護。②大跨徑海、江、河橋梁（長江大橋、杭州灣

4、大橋等），因為大跨徑的要求下，只能考慮鋼結構，因為如果采用混凝土結構，根本滿足不了大跨徑要求。 </p><p>　　1.1 鋼結構整體設計目標 我國橋梁鋼結構的設計使用年限為100年，與國際標準(BS5400，EURO CODE)基本一致。完整性設計的目標是確保結構在使用年限內(nèi)的可靠與安全。橋梁鋼結構的完整性設計由荷載、材料性能、結構細節(jié)構造、制造工藝、安裝方法、使用環(huán)境及維護方式等多種因素所確定。設計除對結

5、構、構件連接及構造細節(jié)按常規(guī)考慮強度、剛度要求外，尚需對損傷與損傷容限、斷裂與抗斷裂作出評定。 </p><p>　　1.2 鋼結構損傷及損傷容限 鋼結構從材料加工過程到服役期不可避免的會在內(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，這些缺陷不斷擴展與合并形成宏觀裂紋，導致材料和結構力學性能劣化。對橋梁鋼結構而言，完整性和損傷是相對應的，損傷程度將會對結構的完整性帶來影響，損傷極限

6、則是結構的失效。而損傷容限是指鋼結構在規(guī)定的使用周期內(nèi)抵抗由缺陷、裂紋或其他損傷而導致破壞的能力。 </p><p>　　2 橋梁鋼結構整體設計策略 </p><p>　　2.1橫向抗傾覆穩(wěn)定設計 鋼結構的橋梁普遍比較輕而且強度非常高，然而，在小半徑以及多車道設計時，其橫向抗傾覆是當前研究的熱點內(nèi)容。早前的橋梁施工中，由于設計原因，導致在施工過程中或者橋梁使用過程中發(fā)生橋體傾覆。因為連

7、續(xù)鋼梁的半徑比較小，所以相對而言，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 焊接結構完整性設計要點 橋焊接結構的完整性設計是保障橋梁整體穩(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，其接頭部位的應力作用導致了母材結構以及受力性能的不同，同時，在焊接過程中不

8、能100%消除應力，焊接應力通常導致焊接接頭的變形，造成焊接接頭形成大量缺陷，不能滿足橋梁整體性設計要求。所以在橋梁整體設計中，必須考慮焊接接頭的設計，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，并通過焊接性檢測要求來獲取靜力和疲勞等級，來決定焊縫相關形式。②在焊接設計中，必須詳細設計其關鍵細節(jié)，達到焊接中受力均勻，盡可能降低應力。③在設計中必須考慮焊接檢測相關要求，必須以無損檢測等相關控制指標來檢測焊縫質(zhì)量。 </p

9、><p>　　2.3 加勁肋設置 加勁肋是在支座或有集中荷載處，為保證構件局部穩(wěn)定并傳遞集中力所設置的條狀加強件。加勁肋的設計，通常很多人都認為這方面是可有可無的，實際上必須通過設計計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，并且其設置距離由腹板厚度以及相關剪應力來決定。當豎向加勁肋仍然不能滿足要求時，可設置水平加勁肋，水平加勁肋是豎向加勁肋的補充形式。

10、 </p><p>　　2.4 鋼箱梁橫梁設計 當橋梁主道設計過寬時，必須優(yōu)化車道鋼結構寬箱梁，在設計中，重點滿足其豎向計算要求，對于橫梁的跨徑，需要從支座間雙懸臂簡支梁的計算中得知，在支座處可采取豎向加勁肋相關措施，當豎向加勁肋不能滿足要求時，考慮橫向加勁肋，其計算措施與縱向計算措施相仿。 </p><p>　　2.5 結構內(nèi)力計算 結構內(nèi)力計算是以邊孔采用單懸臂，中孔采用簡支掛梁作

11、為結構的計算模式。將橋梁縱向劃分為多個單元，并對每個單元截面進行編號，然后進行項目原始數(shù)據(jù)輸入。輸入的數(shù)據(jù)信息有：項目總體信息、單元特征信息、預應力鋼束信息、施工階段和使用階段信息。按全預應力構件對全橋結構安全性進行驗算，計算的內(nèi)容包括預應力、收縮徐變及活載計算。橋臺處滑動設支座，橋墩處設固定支座，碇梁與掛梁間存在主從約束，掛梁一端設置固定支座，另一端設滑動支座。牛腿計算是對預先設計 </p><p>　　好的牛

12、腿尺寸和配筋分4個步驟進行驗算：①牛腿的截面內(nèi)力。求出截面內(nèi)力后對各種危險截面進行強度校核；②豎截面驗算。按偏心受壓桿件驗算抗彎和抗剪強度或按受彎桿件驗算強度；③最弱斜截面驗算。求得最弱斜截面位置后，按偏心受拉構件驗算此斜截面的強度；④45°斜截面的抗拉驗算。 </p><p><b>　　3 結語 </b></p><p>　　我國基礎建設的加快，帶動

13、了橋梁技術的長足發(fā)展，在當前形勢下，橋梁鋼結構的整體應用也十分廣泛，主要是在設計過程中的優(yōu)化，才能確保橋梁鋼結構的整體性、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，加強焊接形式的優(yōu)化設計，才能保障橋梁鋼結構的整體質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]中華人民共和國鐵道行業(yè)標準.鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范(TB100