桥梁钢结构的设计方法及要点分析赵宝岩

桥梁钢结构的设计方法及要点分析赵宝岩

珠海东方重工有限公司广东珠海519175

摘要:桥梁作为公共基础建筑的组成部分,承载着重要的运输作用。钢结构被广泛应用于桥梁工程中,桥梁钢结构设计与桥梁的稳定性密切相关。由此,本文着重分析了桥梁钢结构的设计方法与要点,期望以此提高钢结构的质量,确保桥梁的可靠性。

关键词:桥梁钢结构;设计方法;要点分析

随着我国公共交通事业发展逐渐发展,桥梁建设在公共交通建设中的重要性逐渐凸显。桥梁打破空间的限制,以纵横交错的方式形成庞大而复杂的交通网络,给拥塞的交通提供了便捷通道,为人们交通生活带来极大便利。然而目前,桥梁设计过程中存在的一些弊端与问题,往往会导致桥梁坍塌、断裂发生,对社会稳定及人们的安全造成极大威胁。钢结构是桥梁的重要组成部分,为了提高桥梁的可靠性,我们需要加大对桥梁设计的研究,设计出更科学、合理的桥梁钢结构,保证桥梁的可靠性,保障人们的交通安全。

一、桥梁钢结构设计中存在的弊端

钢结构设计是工程建设的重要部分,关乎建筑工程实施的进度、质量和成本。目前,我国部分建筑工程设计中仍然存在一定的弊端,主要体现在设计理念不合理与设计要求不达标两方面,严重阻碍桥梁钢的建设。

在桥梁钢设计要求方面不达标。桥梁钢结构设计要求主要集中在承载力方面,因此钢结构设计需要同时具备安全、可操作、完整等性能,才可投入设计建设中。由于桥梁受力主体在混凝土与钢筋上,因此设计过程中需要注重钢结构的性能与质量,以此保证桥梁钢结构的稳定性。然而,目前大部分情况是,设计者并未依循国家标准进行相关的设计与建造,甚至在未结合桥梁周边实际环境的情况下,按照自己意愿篡改设计标准,致使设计要求达不到国家相关标准,容易引发安全事故。除了设计标准要求不达标,设计者在细节方面也存在一定的漏洞。桥梁钢结构细节一旦被忽视,在施工完成后细节出现异常,将会导致整个桥梁钢结构不完整,甚至导致桥梁坍塌。

创新设计能力与专业技能不足。在桥梁钢结构设计理念上,有部分设计者或因专业技能不足或其他原因,并未完全将设计水平完全发挥出来。部分设计者在设计桥梁钢结构初期,会更在意此项目能带来的经济效益,导致直接忽视了对桥梁钢质量的掌握,失去合理的设计理念,设计者设计出的钢结构必然会缺乏一定的可操作性。同时,部分设计者在设计过程中习惯于模仿他人的设计理念,缺乏自主创造性。模仿性过于普遍,往往会导致桥梁建筑设计千篇一律,缺乏新颖性与创造性。过于相似的结构设计使用的技术与材料也大同小异,如此也难以促进桥梁建造工程的与时俱进。此外,与前者相反的是,还有部分设计者过分追求美感与创造性,进而忽视了最基本的结构稳定性与安全性能,并且也没有结合桥梁建筑的基本要求与相关参数进行设计,导致整个设计缺乏科学性,致使桥梁存在不稳定现象,容易引发崩塌。

二、桥梁钢结构的设计方法

桥梁钢结构设计重点在于其承载力与持久性,为了研究桥梁钢结构这两个性质,我们将从焊接结构设计与横向抗倾覆设计入手,对桥梁钢结构的设计,进行进一步的分析。

第一,焊接结构设计:焊接结构是桥梁钢设计的关键,焊接接头有接管、人孔、补强圈与壳体连接的接头等。在设计焊接结构时,强化对焊接环节的设计把控时,需要从不同分类与不同角度进行:①首先,应当注意焊接材料的把控,需要确保焊接接头的韧性。同时,还需注意焊接接头处的技术处理,并且,应遵循相关的标准实行工作,以此减少焊接过程中不必要的损耗。②其次,设计者还应关注焊接过程中的频率与程度,并且结合焊接材料的选择,择取能满足母材配置的适当材料,避免在施工中因材料质量或材料不匹配,导致难以施工。③再次,由于焊接接头容易改变其微观构成,导致接头出现损耗。因此设计者应充分考虑此情况的产生,并且不能单单以材料质量进行处理,而是应由细节出发,使焊接均匀受力,进而避免应力的出现。④最后,在设计钢结构过程中,设计者通常会在其抗腐蚀性能基础上加以利用,同时需要注意将期限标注清楚,避免在失效期后仍继续使用。此外,在设计焊接结构过程中,设计者应当事先考察桥梁周边环境,并且结合精力检测与数据分析,以便能更好地进行焊缝。

第二,横向抗倾覆设计:横向抗倾覆设计主要针对车道多、施工地点狭窄的桥梁。在设计时需要充分掌握横梁的受力状况,尤其是偏心受力,防止内外受力不均衡,避免横梁受力失衡进而引发气矿。砂石可以填充横梁,保证横梁能够均衡受力,增加车道时必须依据规定要求,形成平稳的桥梁。此外,桥梁钢结构设计中需要以单悬臂计算结构内力,并且需要对桥梁的各类形式进行排序,并输入原始数据计算预应力,将支座设置于桥台处。

三、桥梁钢结构设计的要点分析

(一)结构参数控制

结构参数是桥梁施工中模拟分析的资料来源,结构参数控制是结构桥梁施工中的重要步骤。在实际施工过程中,误差难以避免,需要施工人员将误差控制在能控范围内。施工中需要注意的结构参数:①构件的截面尺寸。构件的截面尺寸误差会影响桥梁结构内力,需要对构件截面尺寸进行误差分析。②材料容重。材料容重会影响桥身的形变,在实际施工中,需要根据具体情况定期抽样检查。③施工荷载。施工荷载对桥梁受力与变形有重要影响,施工者需要考虑施工荷载的影响,确保根据实际取值。④预加应力。预加应力是影响桥身形变的重要因素,需要对子误差作出适当估算,防止桥身变形。此外,设计师在设计前,还需充分考察建筑环境,分析各项突发事件,并计算相应的参数为施工提供参考,保证钢结构设计的可操作性。

(二)注意结构适应性与选型布置

桥梁钢结构设计需要依据桥梁高度、跨度、负载力等,判断桥梁结构是否适用钢结构,防止钢结构与桥梁结构不匹配。在规划钢结构设计方案时,注重分析结构力学因素,考虑结构整体与部分的关系,将复杂结构简化处理。同时,依据体系特征、荷载分布状况,分析结构选项和布置,加以考虑钢结构的刚度、柱间支撑分布,并且设置多道防线。此外,还需考虑结构的温度变形与温度变化。由于桥梁建筑是一项持久工程,其中设计各种复杂环节,设计者需要注意细节,保证桥梁的持久性与承载力,不应放过任何设计漏洞。

(三)优质钢材料选择

桥梁属于庞大的交通建筑体系,承载着为人们提供交通、运输服务的作用。而桥梁钢结构设计中,材质是其设计根本。据悉,全球由于腐蚀而损坏的金属设备,约占总量的25%,国家因金属腐蚀导致的经济损失约占国民经济总产值的2-4%。因此在设计桥梁钢结构时,需要注重所选钢材料的质量,保证桥梁的安全性和耐久性。在选用钢结构涂层防腐材料时,需选用密闭性好、孔隙度低的防锈底漆,由产生的非多孔渗水,进一步保护钢材料表面,预防其生锈与腐蚀。在工程建设管理中,主结构一般使用单一钢种,保持其稳定性和统一性。若选择不同钢种组合建设,仍然需要坚持安全第一。此外,除了考虑桥梁的安全性能外,还可通过结构软件验算不同构件,充分了解各个钢材的强度与硬性,保证所选钢材料的合理性。

四、结束语

随着公共交通基础设施的不断发展,钢结构桥梁逐渐体现出其价值,已然引起人们的广泛关注。针对钢结构设计存在的弊端,本文通过分析其设计方法与要点,在提高桥梁稳定性与安全性方面,能具备一定的参考。在桥梁钢结构设计方面,设计者还需更加深入研究与分析,以期提高桥梁的质量。

参考文献:

[1]刘宏涛.浅谈建筑工程钢结构的设计方法及设计要点[J].房地产导刊,2015,25(11):101.

[2]张玉.研究分析建筑钢结构的设计方法与设计要点[J].建筑工程技术与设计,2015,12(17):355.

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