桥梁钢结构的整体设计策略_工程管理

1、桥梁钢结构的整体设计策略钢结构具有轻质、高强，抗拉、抗压性能强等优势，因而在我国桥梁建设中应用非常广泛，钢结构桥梁整体性能的好坏，与其整体设计亲密相关。文章阐述了钢结构桥梁整体设计相关理念，基于关键技术，探讨了桥梁整体设计优化策略。0 引言中国 钢结构桥梁的 进展 ，近年来取得了骄人的成果，南京三桥、苏通大桥、昂船洲大桥的建筑，表明在大跨径桥梁上钢结构的优势越来越明显。桥梁是为满意 交通 功能的建筑物， 现代 桥梁钢结构由结构钢加上单元经焊(栓)连接组成为简单的受力系统，有明确的承载平安和服役耐久性要求。1 钢结构桥梁整体设计理念概述钢结构的特点是质量轻，强度高，并且具备其抗压以及抗拉等相关优

2、点，对于混凝土结构而言，其外观更为直观，强度等级更高。在我国，钢结构桥梁应用非常广泛。由于作为钢结构的施工而言，其施工周期短。钢结构桥梁主要应用在：城市立交桥段，尤其是交通要道处，假如采纳混凝土桥，必定增加施工周期，对于现场交通不能较好地维护。大跨径海、江、河桥梁(长江大桥、杭州湾大桥等)，由于大跨径的要求下，只能考虑钢结构，由于假如采纳混凝土结构，根本满意不了大跨径要求。1.1 钢结构整体设计目标 我国桥梁钢结构的设计使用年限为100年，与国际标准(BS5400，EURO CODE)基本全都。完整性设计的目标是确保结构在使用年限内的牢靠与平安。桥梁钢结构的完整性设计由荷载、材料性能、结构细节

3、构造、制造工艺、安装方法、使用环境及维护方式等多种因素所确定。设计除对结构、构件连接及构造细节按常规考虑强度、刚度要求外，尚需对损伤与损伤容限、断裂与抗断裂作出评定。1.2 钢结构损伤及损伤容限 钢结构从材料加工过程到服役期不行避开的会在内部和表面形成和发生微小缺陷，在肯定外部因素(荷载、温度、腐蚀等)作用下，这些缺陷不断扩展与合并形成宏观裂纹，导致材料和结构力学性能劣化。对桥梁钢结构而言，完整性和损伤是相对应的，损伤程度将会对结构的完整性带来影响，损伤极限则是结构的失效。而损伤容限是指钢结构在规定的使用周期内反抗由缺陷、裂纹或其他损伤而导致破坏的力量。损伤容限概念的使用是承认钢结构在使用前存

4、在有初始缺陷，但可通过结构完整性设计方法评判带缺陷或损伤的钢结构在服役期限内的平安性。国内桥梁钢结构因损伤导致局部破坏的实例近几年时有发生，结构损伤构成了对桥梁平安与耐久最大的威逼。在引起设计者对焊接结构损伤、损伤扩展以及结构系统失效过程关注的同时，也引发了人们对如何保证桥梁钢结构系统整体完整性的思索。2 桥梁钢结构整体设计策略2.1横向抗倾覆稳定设计 钢结构的桥梁普遍比较轻而且强度特别高，然而，在小半径以及多车道设计时，其横向抗倾覆是当前讨论的热点内容。早前的桥梁施工中，由于设计缘由，导致在施工过程中或者桥梁使用过程中发生桥体倾覆。由于连续钢梁的半径比较小，所以相对而言，其跨度显得较大，假如

5、再加上桥面宽于钢梁，这一必定显得活载不是最优，弄不好横梁外侧支座受力增大，而内侧支座消失不受力，这样横梁受力极其不匀称，发生梁体的倾覆。在设计过程中，通过合理的 计算 ，来设计横梁的偏心受力状况，这样即可满意桥梁的荷载要求，也能似的桥体匀称受力。在横梁处实行灌砂措施，并在满意规范的条件下，增加多车道时的桥梁整体稳定度。2.2 焊接结构完整性设计要点 桥焊接结构的完整性设计是保障桥梁整体稳定性的重要因素，其焊接的接头形式因受力的不同而各有差异，其接头部位的应力作用导致了母材结构以及受力性能的不同，同时，在焊接过程中不能100%消退应力，焊接应力通常导致焊接接头的变形，造成焊接接头形成大量缺陷，不

6、能满意桥梁整体性设计要求。所以在桥梁整体设计中，必需考虑焊接接头的设计，在满意相干规范的前提下，必需做到：因地制宜地选择形式，并通过焊接性检测要求来猎取静力和疲惫等级，来打算焊缝相关形式。在焊接设计中，必需具体设计其关键细节，达到焊接中受力匀称，尽可能降低应力。在设计中必需考虑焊接检测相关要求，必需以无损检测等相关掌握指标来检测焊缝质量。2.3 加劲肋设置 加劲肋是在支座或有集中荷载处，为保证构件局部稳定并传递集中力所设置的条状加强件。加劲肋的设计，通常许多人都认为这方面是可有可无的，实际上必需通过设计 计算 才能打算是否加劲肋。加劲肋与否，是有腹板的h0/的值来打算。假如确定需要加劲肋，则优

7、先考虑竖向加劲肋 ，并且其设置距离由腹板厚度以及相关剪应力来打算。当竖向加劲肋仍旧不能满意要求时，可设置水平加劲肋，水平加劲肋是竖向加劲肋的补充形式。加劲肋的设置是由于原有构件截面的不足而用来增加反抗弯矩和剪力的，由于设置加劲肋可以缩小原构件截面大小，从而有效的降低用钢量，压缩成本，所以在工程中，一般设置在原有构件上起到增加反抗弯矩和剪力的作用。2.4 钢箱梁横梁设计 当桥梁主道设计过宽时，必需优化车道钢结构宽箱梁，在设计中，重点满意其竖向计算要求，对于横梁的跨径，需要从支座间双悬臂简支梁的计算中得知，在支座处可实行竖向加劲肋相关措施，当竖向加劲肋不能满意要求时，考虑横向加劲肋，其计算措施与纵

8、向计算措施相仿。2.5 施工人孔的设置 桥梁的整体设计中，其不行忽视的一环是人孔的设置，通常状况下，人孔是为了便利施工，在桥梁箱梁顶板和腹板上开设。顶板施工人孔的详细位置可设置在1.5跨径处，而腹板的施工人孔的详细位置必需设置在应力相对薄弱的地方，比如简支梁，其腹板施工人孔可设置在跨中，而连续梁，必需精确计算剪力，选取剪力最小处。有时候人孔的设计不止一个，不能将全部人孔分布在相同断面，实行错开设置。当应力较大的地方必需加设施工人孔，必需实行加强措施。2.6 结构内力计算 结构内力计算是以边孔采纳单悬臂，中孔采纳简支挂梁作为结构的计算模式。将桥梁纵向划分为多个单元，并对每个单元截面进行编号，然后进行项目原始数据输入。输入的数据信息有：项目总体信息、单元特征信息、预应力钢束信息、施工阶段和使用阶段信息。按全预应力构件对全桥结构平安性进行验算，计算的内容包括预应力、收缩徐变及活载计算。桥台处滑动设支座，桥墩处设固定支座，碇梁与挂梁间存在主从约束，挂梁一端设置固定支座，另一端设滑动支座。牛腿计算是对预先设计好的牛腿尺寸和配筋分4个步骤进行验算：牛腿的截面内力。求出截面内力后对各种危急截面进行强度校核;竖截面验算。按偏心受压杆件验算抗弯和抗剪强度或按受弯杆件验算强度;最弱斜截面验算。求得最弱斜截面位置后，按偏心受拉构件验算此斜截面的强度;45斜截面的抗拉验算。3