摘要：在桥梁架设的过程中，会使用到大量的钢结构材料，钢结构材料的质量可以说是桥梁安全性的有效保障。本文首先阐述钢结构桥梁完整性设计的理念和目标，并提出了具体的设计方法，为提升桥梁设计水平做出贡献。
关键词：钢结构；桥梁设计；完整性设计
引言
在城市发展过程中，交通基础设施一直处于非常重要的地位。钢结构桥梁是一种常见的桥梁形式，必须注意如何确保钢结构的完整性的一些关键影响因素。我国桥梁钢结构设计的目标是确保桥梁使用寿命内的安全性和可靠性。桥梁的完整性设计考虑了桥梁材料特性，制造工艺，安装方法，桥梁结构细节，桥梁使用环境和定期维护方法等因素。当代钢结构桥梁的完整性设计，不仅需要考虑结构，钢筋等的强度，还需要进一步评估损伤和损伤容限的断裂和抗断裂等相关问题，确保实现桥梁钢结构完整性的最终设计目标，才能更好的达到预期效果。
1、桥梁钢结构的整体设计理念概述
1.1钢结构整体设计目标
施工中，钢结构应当具有承载性能和耐久性。桥梁完整性设计的目标是确保设备使用寿命期间的可靠性和安全性。不同的外部因素会对钢桥的倾覆性能产生相应的影响。在大多数情况下，钢结构桥梁的倾覆事故是由超载车辆引起的，在实际使用和维护应该注意这个问题。严格管理和控制，坚决杜绝道路上超载车辆，同时禁止重型车辆沿着钢桥公路的一侧停留。在工程设计阶段应充分重视钢桥的横向稳定性。双柱墩应该是首选，不同支撑之间的距离应尽可能高。在设计钢结构梁主梁时，应尽可能减小重心高度，并选择重心角截面，以提高桥梁的横向稳定性。一些钢桥的稳定性较差，可以通过加固来补救，以提高抗倾覆性能。如果条件允许，应在修复和加固后进行必要的载荷检测，以评估桥梁的实际抗倾覆能力。因此，进一步确保了桥梁的承载能力可以提高，从而具有更好的抗倾覆水平。实际工程中，如果桥梁周围的空间足够大，建议在弯曲梁的外侧添加设备桥墩，这样可以在横梁翻转后提供关键支撑。虽然备用墩不利于桥下空间的合理利用，但是，可以从安全层面和技术层面，大大提高桥梁的稳定性和可靠性。这种技术在极端偏心载荷的情况下，桥体不会发生倾覆事故。
1.2钢结构桥梁设计的应用
钢结构为桥梁设计所重用，是因为其有强度高而质量轻的特点，同时在抗压性和抗拉性能上较之其他材料结构更佳，且在外观上相比于混凝土而言更直观，其强度等级也更高，不仅如此，在考虑到施工周期问题上，钢结构在较之混凝土桥的施工上，也有利于施工周期的缩短。鉴于诸多优点，现阶段钢结构桥梁设计应用很多：应用于城市中的立交桥当中，如果在这些道路上采用混凝土结构来进行施工，这就会延长工程的工期，还影响到后期的维护。应用于大跨度的桥梁建设当中，大跨度工程的施工显然是混凝土结构的弱势环节，所以施工人员在施工过程中经常优先考虑钢结构的施工设计方式。如在城市立交桥上，如大跨径海、江、河桥梁等，我国的长江大桥、杭州湾大桥等，均使用钢结构设计。
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2、桥梁钢结构的整体设计主要策略
2.1横向抗倾覆稳定设计
在进行桥梁钢结构设计工作时，设计工作人员一定要充分的考虑桥梁的横向抗倾覆性能，特别是在多车道桥梁路段，这个问题必须引起设计工作者的注意。为做好横向抗倾覆设计研究工作，设计工作者需要进行科学的运算，深入施工现场充分调研来考虑衡量的偏心受力情况，防止出现设计失误，造成外部受力较大而内部却不受理的情况，避免横梁受力不均匀引发的安全施工。此外，为保障衡量受力均衡，施工人员还可以采用砂石填方的方式来保障桥梁的平稳。
2.2焊接结构完整性设计
完整性设计是保障桥梁整体稳定性的重要因素，焊接的接头形式因受力的不同而各有差异，接头部位的应力导致了母材结构以及受力性能的不同，同时，焊接不能100%消除应力，应力通常导致焊接接头的变形，造成接头形成大量缺陷，不能满足桥梁整体性设计要求。所以设计中，必须考虑焊接接头的设计，在满足规范的前提下必须做到：①因地制宜地选择形式，并通过焊接性检测来获取静力和疲劳等级，来决定焊缝相关形式。②在焊接设计中，必须详细设计其关键细节，达到受力均匀，尽可能降低应力。③在设计中必须考虑焊接检测相关要求，必须以无损检测等相关控制指标来检测焊缝质量。
2.3施工人孔的设置问题
现代桥梁设计中设计人孔，通常是为了在施工上能够提供快捷和方便，一般都开设在桥梁箱梁顶板和腹板上，在施工人孔中，为了桥梁的整体性，需要注意几个问题：在关于数量较多的人孔设计上，需要尽可能的避免将所用的人孔放置在同一断面上，将其分散开；人孔设置应尽可能避免应力集中的桥梁部位，如果人孔设置在桥梁局部应力较大的地方，应采取相关措施对其进行加强巩固；在腹板中设置人孔，应选取相对薄弱的地方，如跨中位置，如果是连续梁，当选取剪力最小的地方进行人孔施工设置，而在顶板中设置人孔，则需要将其放置在1.5跨径出，为此需要设计人员进行相关精确的测量和计算。
2.4设计中加劲肋的设置
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，通常很多人都认为这方面是可有可无的，实际上必须通过设计计算才能决定是否加劲肋。是由腹板的h0/δ的值来决定。如果确定需要加劲肋，则优先考虑竖向加劲肋，并且其设置距离由腹板厚度以及相关剪应力来决定。当竖向加劲肋仍然不能满足要求时，可设置水平加劲肋，水平加劲肋是竖向加劲肋的补充形式。加劲肋的设置是因为原有构件截面的不足而用来增强抵抗弯矩和剪力的，因为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强抵抗弯矩和剪力的作用。
2.5桥梁的结构内力计算结构
内力计算是以边孔采用单悬臂，中孔采用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安全性进行验算，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险截面进行强度校核；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。
结束语
随着社会主义市场经济的发展，我国基础设施建设也有了相应的提升，特别是在公路桥梁建设方面取得的成就更是突出。钢结构在我国的桥梁工程中应用的非常广泛，不仅有效的提升了桥梁的通行能力，同时也有效的提升了公路桥梁的质量。设计工作者在进行设计工作时，一定要注意钢结构的额完整性，注意细节，处理好其中存在的问题，推动我国公路桥梁事业的发展。
参考文献
[1]郭东明，崔鑫.钢结构桥梁设计中的完整性设计方法[J].绿色环保建材，2019（03）：94+96.
[2]余武军，赵海军，孙小雷.桥梁设计中钢结构完整性设计方法[J].公路交通科技（应用技术版），2019，15（01）：242-243.
论文作者:王双阳1,王振宇2,薛海峰3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/22
标签：桥梁论文; 钢结构论文; 截面论文; 完整性论文; 应力论文; 支座论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;