桥梁钢结构的整体设计策略
钢结构桥梁整体设计技术
钢结构桥梁整体设计技术钢结构具有轻质、高强，抗拉、抗压性能强等优势，因而在我国桥梁建设中应用十分广泛，钢结构桥梁整体性能的好坏，与其整体设计密切相关。
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。
引言中国钢结构桥梁的发展，近年来取得了骄人的成绩，南京三桥、苏通大桥、昂船洲大桥的建造，表明在大跨径桥梁上钢结构的优势越来越明显。
桥梁是为满足交通功能的建筑物，现代桥梁钢结构由结构钢加上单元经焊（栓）连接组成为复杂的受力系统，有明确的承载安全和服役耐久性要求。
一、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，钢结构桥梁应用十分广泛。
因为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：①城市立交桥段，尤其是交通要道处，如果采用混凝土桥，必然增加施工周期，对于现场交通不能较好地维护。
②大跨径海、江、河桥梁（长江大桥、杭州湾大桥等），因为大跨径的要求下，只能考虑钢结构，因为如果采用混凝土结构，根本满足不了大跨径要求。
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，EUROCODE）基本一致。
完整性设计的目标是确保结构在使用年限内的可靠与安全。
桥梁钢结构的完整性设计由荷载、材料性能、结构细节构造、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可避免的会在内部和表面形成和发生微小缺陷，在一定外部因素（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。
小议桥梁钢结构的完整性设计
析， 并在此基础提 出桥梁钢结构系统的完整性设 计策略与焊接结构完整性的设计要点 ， 从整体上把握并对桥 梁钢 结构 的完整
性设计进行分析与探 究。 关键字： 桥 梁钢结构 完整性 设计 随着社会经济 的发展 ， 交通运输压力越来越大 ， 这为交通运输产业 的 发展带来挑战也同时带来新的机遇 ， 公路 网络规划规模不断扩大 ， 桥梁作 为公路铁路建设中的重要组成部分 ，在公路 网络规划 的实现方面发挥 了 梁工程建设应用中出现损伤 。桥梁钢结构损伤主要是指焊接结构 中， 由于 焊接工艺不当等原 因而存在 的一些焊接缺陷 ，而这些缺陷会在焊接接近 度较差的构造细节处形成疲 劳裂纹。另外焊缝密集分布或尺寸较 大时， 也
梁在投入使 用时出现桥体倾覆 的状况 ， 再加上较小的连续钢梁半径 ， 宽于 钢梁的桥面加大了横 梁外侧 的支座受力 ， 但是 内侧受力反而降低 ， 而不均 匀的横梁受 力情况会使得梁体发生倾覆 ，所以水平抗颠覆稳定性设计是
桥梁钢结构设计的重点。 ∞） 钢箱梁横梁设计。对 车道钢结构宽箱梁 的设计 ， 是在桥梁主道设
路桥建设
小议桥梁钢结构 的完整性设计
重庆 市 设 计 院
４ Ｏ Ｏ Ｏ １ ５
摘要 ： 钢 结构 以其 独有 的优势 与特点 ， 在桥梁工程施工 中应用 较为广 泛， 为公路 网络规划的实现提供 了可靠 的基础保 障， 但桥梁钢结构破坏所导致的事故越来越频繁， 严重关 系到公路铁路交通的安全， 所 以引起许多人 的重视。桥 梁钢结构系统设 计
计过宽时进行的 ， 钢箱 梁横梁设计时 ， 必须要通过有效合理的计算方法进 行横梁跨径的确定 ， 还可采取在支座处竖 向或横 向设置加劲肋来满足设
桥梁钢结构设计要点分析
桥梁钢结构设计要点分析摘要：随着交通和基础设施的快速发展，桥梁作为连接城市和地区的重要工程之一，其设计和施工变得越来越复杂。
其中，钢结构作为一种常用的桥梁构造材料，具有高强度、较小的自重和优良的抗震性能，在桥梁工程中扮演着重要角色。
因此，深入掌握桥梁钢结构设计要点，对确保桥梁的安全性、可靠性和经济性至关重要。
基于此，本篇文章对桥梁钢结构设计要点分析进行研究，以供参考。
关键词：桥梁；钢结构；设计要点引言桥梁作为现代交通运输和基础设施建设的重要组成部分，其安全性和可靠性对社会发展至关重要。
钢结构作为一种常见的桥梁构造材料，具有优秀的性能特点，可以满足各种复杂工况下的需求。
然而，在设计过程中，需要考虑到诸多因素，如不同类型桥梁的要求、荷载条件、材料强度和连接方式等。
因此，深入分析桥梁钢结构设计要点，并合理运用相关原理和方法，对确保桥梁的安全、可靠和经济起着重要作用。
1桥梁钢结构设计具有以下特点1.1高强度钢材具有较高的抗拉强度和屈服强度，可以满足桥梁跨度大、承受大荷载的需求。
相比之下，其他构造材料如混凝土或木材的强度较低。
1.2轻量化相对于其他材料，钢材具有较小的自重，可以减少桥梁自身的荷载，降低了桥梁的建造成本和施工难度。
1.3可塑性钢材具有较好的可塑性，在设计中能够满足多样化的形状和结构要求，灵活性较高。
钢材还可以通过焊接、螺栓连接等方式进行组装和拼接，方便施工。
1.4抗震性能好钢材具有优良的抗震性能，能够在地震等自然灾害中提供稳定和安全的支撑。
1.5可持续性钢材是可回收利用的材料，具有良好的可持续性。
桥梁钢结构的设计和施工过程也可遵循可持续发展的原则，减少对环境的影响。
1.6经济性由于钢材具有高强度和轻量化特点，采用钢结构可以节省材料成本，降低施工成本。
同时，钢结构的施工速度较快，能够缩短工期，减少工程造价。
2桥梁钢结构设计面临的问题2.1荷载计算正确评估桥梁在使用阶段所承受的各种荷载是桥梁设计的基本要求之一。
钢结构设计如何实现最优化设计
钢结构设计如何实现最优化设计钢结构设计是建筑工程中重要的一环，其优化设计能够提高结构的安全性、经济性和可靠性。
本文将讨论如何实现钢结构设计的最优化，并提出相应的方法和策略。
一、钢结构设计优化的背景和意义钢结构具有重量轻、强度高、抗震性能好等特点，广泛应用于建筑工程领域。
然而，对于大型复杂的钢结构，传统的设计方法难以满足要求，因此，优化设计成为改善钢结构性能和降低成本的关键。
二、钢结构设计优化的目标钢结构设计的优化目标主要包括以下几个方面：1. 结构强度和刚度的最优匹配：合理选择截面尺寸和材料，确保结构在正常工作状态下具有足够的强度和刚度。
2. 最小化结构重量：在满足强度和刚度要求的前提下，尽量减小结构的自重，实现轻量化设计，以降低建筑物整体的负荷。
3. 成本最小化：通过合理的结构布置和构造设计，降低材料使用量和施工成本，实现整体经济效益的提高。
三、钢结构设计优化的方法和策略1. 选取适当的优化算法：常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
根据具体问题及要求，选择相应的算法进行优化计算。
2. 多目标优化设计：钢结构设计往往涉及多个目标函数，例如结构重量、成本和刚度等。
通过多目标优化方法，将多个目标函数综合考虑，得到一组最优解，由设计人员进行最终选择。
3. 以性能为导向的设计：传统的设计方法往往以规范要求为基础，而性能导向的设计注重结构的整体性能。
通过预测和分析结构的性能指标，优化设计可以更好地满足具体的功能要求。
4. 结构参数的灵活调整：通过改变结构参数的取值范围和组合方式，进行灵活调整，找到最优设计方案。
这一策略可以利用计算机辅助设计软件实现。
5. 结构与施工的协同设计：在设计过程中，与施工方进行密切合作，共同解决设计和施工中的问题。
通过结构施工一体化的方式，实现结构设计的最优化。
四、钢结构设计优化的应用案例1. 高层建筑钢结构设计优化：通过结构参数的调整和最优化算法的应用，实现高层建筑的结构材料和重量的优化，提高抗震和抗风能力。
钢结构施工的优化策略与难点解决
钢结构施工的优化策略与难点解决1. 引言钢结构施工在现代建筑中扮演着重要角色，其具有高强度、耐久性强、施工周期短等优点。
然而，钢结构施工过程中存在一些难点和挑战，需要采取优化策略来解决。
本文将探讨钢结构施工的优化策略以及解决难点的方法。
2. 优化策略2.1 施工计划优化合理的施工计划是确保钢结构施工顺利进行的重要因素。
通过优化施工计划，可以减少施工时间、提高施工效率，并降低成本。
以下是一些施工计划优化的策略：- 合理分配施工资源，避免资源的浪费和闲置。
- 制定详细的施工进度计划，包括每个施工阶段的时间和工序安排。
- 考虑天气等外界因素对施工的影响，合理安排工期。
2.2 施工工艺优化优化施工工艺可以提高施工效率和质量，减少施工难度。
以下是一些施工工艺优化的策略：- 使用现代化的施工设备和工具，提高施工效率。
- 采用模块化设计和预制构件，减少现场加工和施工时间。
- 优化施工方法和工序，降低施工难度和风险。
2.3 安全管理优化钢结构施工存在一定的安全风险，优化安全管理可以减少事故发生的可能性。
以下是一些安全管理优化的策略：- 制定详细的安全操作规程和标准，确保施工人员遵守安全要求。
- 进行安全培训，提高施工人员的安全意识和技能。
- 定期进行安全检查和评估，及时发现和解决安全隐患。
3. 难点解决3.1 施工高度限制钢结构施工中经常遇到的难点之一是施工高度限制。
解决这个问题的方法包括：- 使用高效的施工设备和工具，减少现场操作的高度限制。
- 将施工分阶段进行，逐步完成高度较高的部分。
- 采用合适的施工方法，如悬挑施工或爬升施工。
3.2 施工质量控制钢结构施工的质量控制是确保工程质量的关键。
解决施工质量控制难点的方法包括：- 严格按照设计要求施工，确保每个工序的质量。
- 加强施工现场监控，及时发现和纠正质量问题。
- 进行质量检测和试验，确保施工质量符合标准和规范要求。
3.3 环境保护与施工影响钢结构施工可能对周围环境造成一定的影响，解决这个问题的方法包括：- 制定环境保护措施，减少施工对周围环境的影响。
桥梁钢结构的整体设计策略
限
摘要 ： 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 焊 接接 头 的 变 形 ， 成焊 接 接 头 形成 大量 缺 陷 ， 能 满 足桥 梁 整体 性 造 不 建设中应用十分广泛 ， 钢结构桥梁整体 性能的好坏 ， 与其整体设计密切相关。 设计 要求。所以在桥梁整体设计 中， 必须考虑焊接接头 的设计 ， 在满 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 足相干规范 的前提下 ， 必须做 到 ： 因地制宜地选择形式 ， ① 并通过焊 设计 优 化 策 略 。 接性检测要求来获取静力和疲劳等级 ， 来决定焊缝相关形式。 在焊 ② 关 键 词 ： 梁 钢 结 构 整 体 设计 桥
接 设计 中 ， 须 详 细 设计 其 关键 细 节 ， 到 焊 接 中 受 力 均 匀 ， 可 能 必 达 尽 降低 应 力 。 在 设 计 中 必须 考 虑 焊 接检 测 相 关 要 求 ， ⑧ 必须 以无 损检 测 中 国钢 结 构 桥 梁 的 发 展 ， 近年 来 取 得 了 骄 人 的成 绩 ， 京 三 桥 、 等相 关控 制 指标 来 检 测 焊 缝 质量 。 南 苏 通 大桥 、 昂船 洲 大 桥 的 建造 ， 明在 大 跨 径 桥梁 上 钢 结 构 的优 势 越 表 ２３ 加劲肋设置 加劲肋是在支座或有集 中荷载处 ， ． 为保证构件 来 越 明显 。 梁 是 为 满 足 交通 功 能 的 建筑 物 ， 桥 现代 桥 梁 钢 结 构 由结 构 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 ， 常很 通 钢 加 上 单 元 经 焊 （ ） 接 组 成 为 复 杂 的受 力 系统 ， 明确 的承 载 安 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 栓 连 有 全和 服 役 耐 久 性要 求。 定是否加劲肋。加劲肋 与否 ， 是有腹板的 ｈ／ 的值来决定。如果确 ０８ １钢 结 构 桥 梁整 体 设 计 理念 概 述 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 钢 结 构 的特 点 是 质 量 轻 ， 度 高 ， 且 具 备其 抗 压 以及抗 拉 等 相 以及相 关剪应力来决定。 强 并 当竖 向加劲肋仍然不能满足要求时， 可设置 关优 点 ， 于 混 凝 土 结 构而 言 ， 外 观 更 为 直 观 ， 对 其 强度 等 级 更 高 。 我 水 平加 劲 肋 ， 平 加 劲肋 是 竖 向加 劲 肋 的补 充 形式 。 在 水 国 ， 结 构桥 梁 应 用 十 分广 泛 。 因为 作 为钢 结 构 的 施工 而 言 ， 施 工 钢 其 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 周期短。钢结构桥梁主要应用在 ： ①城市 立交桥段 ， 尤其是交通要道 和 剪 力 的 ， 因为 设 置 加劲 肋 可 以缩 小原 构 件 截 面 大小 ， 而 有 效 的降 从 处， 如果采用混凝土桥 ， 必然增加施工周期 ， 对于现场交通不能较好 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 地维 护。② 大跨径海、 、 江 河桥梁（ 长江大桥、 杭州湾大桥等 ）因为大 强抵 抗 弯 矩和 剪力 的作 用 。 ， 跨 径 的要 求下 ， 能 考虑 钢 结 构 ， 为如 果 采 用 混凝 土 结 构 ， 本 满 只 因 根 ２４ 钢箱 梁横 梁 设 计 当桥 梁主 道 设 计 过 宽 时 ， ． 必须 优 化 车 道钢 足 不 了大 跨 径 要 求。 结构宽箱梁 ， 在设计 中 ， 重点满足其竖 向计算要求 ， 对于横梁的跨径， １１ 钢 结 构 整 体 设 计 目标 我 国 桥 梁 钢 结 构 的设 计 使 用 年 限为 需要从支座问双悬臂简支梁的计算中得知，在支座处可采取竖向加 ． １ ０年 ， Ｏ 与国际标准（Ｓ ４ ０ Ｅ Ｒ ＯＤ ） Ｂ ５ ０ ， Ｕ Ｏ Ｃ Ｅ基本一致。完整性设计 劲肋相 关措施 ， 当竖向加劲肋 不能满足 要求时， 考虑横 向加劲肋 ， 其 的 目标是确保结构在使用年限内的可靠与安全。桥梁钢结构 的完整 计 算措施与纵向计算措施相 仿。 性设计 由荷载 、 材料 性能 、 结构细节构造、 制造工 艺、 安装 方法 、 使用 ２５ 施工 人 孔 的 设 置 桥 梁 的整 体 设 计 中 ， 不可 忽 视 的 一 环是 ． 其 通 人 在桥 梁 箱 梁 项板 和 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 人 孔 的 设置 ， 常 情 况 下 ， 孔 是 为 了方 便 施 工 ， 腹板 上 开 设 。 板 施 工 人 孔 的具 体 位 置 可设 置 在 １ 顶 ． 径 处 ， 腹板 ５跨 而 细 节 按 常 规考 虑 强 度 、 刚度 要 求 外 ， 需对 损伤 与损 伤 容 限 、 裂 与 尚 断 的施工人孔的具体位置必须设置在应力相对薄弱的地方，比如简支 抗 断 裂作 出评 定 。 １ 钢 结 构 损 伤 及 损 伤 容 限 钢 结 构 从 材 料 ） Ｔ 过程 到 服 役 期 梁 ， ． ２ Ｊ Ｄ 其腹板施工人孔可设置在跨中 ， 而连续梁， 必须精确计算剪力， 选 取 剪 力最 小 处 。 时 候 人 孔 的设 计 不 止一 个 ， 能 将 所 有人 孔 分 布在 有 不 不 可避 免 的会 在 内部 和 表 面 形成 和 发 生 微 小缺 陷 ，在 一定 外 部 因素 采取 错 开 设 置 。 当应 力较 大 的地 方 必 须加 设 施 工 人孔 ， 必 （ 载 、 度 、 蚀 等 ） 用下 ， 些缺 陷 不 断 扩 展 与合 并 形 成 宏 观 裂 相 同 断面 ， 荷 温 腐 作 这 纹 ， 致 材 料和 结 构 力 学性 能劣 化 。 对桥 梁 钢 结 构 而言 ， 整性 和 损 须 采取 加 强 措 施 。 导 完 ２６ 结 构 内 力计 算 结 构 内力计 算是 以边 孔 采 用 单 悬 臂 ， 孑 采 ． 中 Ｌ 伤 是 相对 应 的 ， 伤 程 度将 会对 结 构 的 完 整性 带 来 影 响 ， 伤极 限则 损 损 将桥梁纵 向划分为多个单元， 并对 是 结 构 的失 效 。 而 损伤 容 限是指 钢 结 构 在 规 定 的使 用 周 期 内抵 抗 由 用简支挂梁作为结构 的计算模式。 然 输 缺 陷 、 纹 或其 他 损 伤 而导 致 破 坏 的 能 力 。 伤容 限概 念 的 使用 是 承 每 个单 元截 面 进 行 编号 ， 后 进 行 项 目原 始数 据 输 入。 入 的数 据信 裂 损 项 单 预应力钢束信息、 施工阶段和使 认 钢 结构 在 使 用前 存 在 有 初 始缺 陷 ，但 可 通 过结 构 完 整 性 设计 方法 息有 ： 目总体信息、 元特征信 息、 用阶段信息 。 全预应力构件对全桥结构安全性进行验算， 按 计算 的内 评判带缺 陷或损伤的钢结构在服役期 限内的安全性。 收缩 徐 变 及 活载 计 算 。桥 台 处滑 动 设 支座 ， 墩 处设 桥 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 ， 容 包括 预 应 力 、 碇 挂 另 结 构 损伤 构 成 了对桥 梁 安 全 与 耐 久最 大 的威 胁 。 在 引起 设 计 者 对焊 固 定 支 座 ， 梁 与 挂 梁 间 存 在 主 从 约 束 ， 梁 一端 设置 固定 支座 ， 接 结 构 损伤 、 伤 扩 展 以及 结 构 系统 失 效 过程 关注 的同 时 ， 引 发 了 损 也 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
钢结构主要失效模式识别及改进策略
钢结构主要失效模式识别及改进策略钢结构是一种广泛应用于建筑、桥梁和其他工程中的结构材料。
然而，长期使用和外部环境的影响会导致钢结构出现失效模式。
因此，准确识别主要失效模式以及采取适当的改进策略对于确保钢结构的安全性和可靠性至关重要。
1. 失效模式的识别1.1 局部屈曲局部屈曲是指钢结构中某一部分由于受到较大外力而发生侧向屈曲。
这种失效模式常见于大跨度桥梁、高层建筑等工程中。
为了识别局部屈曲失效模式，需要进行强度、稳定性和刚度的分析，并参考相关设计规范和经验数据进行验证。
1.2 塑性铰形成塑性铰是指在钢结构中，某些连接处因受力而产生塑性变形，从而使结构发生形状变化，形成一种铰接机制。
塑性铰的形成可以提高结构的韧性和承载能力。
然而，如果塑性铰形成不当或缺乏预测控制，就会导致结构破坏。
因此，在设计和施工阶段，需要通过力学计算和材料试验来确定塑性铰的位置和形成条件，以确保结构的可靠性。
1.3 薄板剪切破坏薄板剪切破坏是指钢结构中较薄的槽、板或薄壁构件由于受到剪切力而发生破坏。
这种失效模式常见于钢桁梁、箱梁等结构中。
为了识别薄板剪切破坏，需要进行剪切强度和刚度的计算，并参考相关设计规范和经验数据进行验证。
1.4 轴压破坏轴压破坏是指钢结构中柱、桥墩等承受轴向压力而发生失稳和破坏。
轴压破坏常见于高层建筑、桥梁等结构中。
为了识别轴压破坏，需要进行稳定性和刚度的分析，并参考相关设计规范和经验数据进行验证。
2. 改进策略的选择2.1 加强构件连接强化构件连接是钢结构改进策略中的重要措施之一。
在设计和施工过程中，应采用合适的连接方式和材料，确保连接的刚度和承载能力满足设计要求。
此外，使用预应力螺栓或焊接等方法，可以增加连接的安全性和可靠性。
2.2 增加结构韧性提高结构的韧性是钢结构改进策略的另一个关键点。
通过在适当的位置设置塑性铰，并确保其正确形成和控制，可以提高结构的变形能力和承载能力。
此外，采用高韧性材料和合理的结构布局，也可以增加结构的整体韧性。
建筑工程中钢结构的设计措施
量轻 、 地面的使用 面积小 、 外观美 丽、 工业化程度高 、 施工时间短 、 投 资回收 快、 抗 震性 能 良好 、 环 境 污染 低 等方 面 的优 点 ， 更 加 符 合 国家 所 倡 导 的 “ 绿 色 生态建筑” 的要求。是一种值得被大力推广的建筑结构。
１ 工程简 介
某科技园主要用来进行商业办公和工业制造使用 ，总建筑面积为２ ． ９ 多 平方米 ， 宽度为３ ４ ． ５ ｍ， 长度为 １ ４ ５ ｍ。 屋顶的相对高度为２ ２ ． ７ ５ ｍ， 建筑 的整体结 构 为钢 结构 。 工 程 的结 构设 计一 共 有 三个 部分 ， 都为 ７ 层 的钢筋 混凝 土 框架 结 构， 整体 结构 是使 用 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ的 软件 进行 计 算 和设计 ， 所 有 的混 凝 土结 构 和钢 次
梁 结构 都使 用 不 动铰 连接 的方 法 进行 连 接 ， 空 间钢 框 架右 端 所有 钢 次 梁 与混 凝 土 结 构采 用 不 动 铰 连接 ， 主 要 的 钢结 构 有 挑檐 、 雨篷 、 观 光 电梯 、 室 内 吊桥
等。
解决 。 中部挑檐悬挑的长度为４ ． ９ ｍ， 梁高限定为０ ． ３ ５ ｍ， 不易对挠度进行控制。 对 于这个 问题 ， 首 先对 钢梁 进 行加 密 布置 ， 钢梁 之 间 的距 离控 制在 １ ． ３ ｍ， 使 用 两根倒八字 的圆形钢管进行 支撑 ，经过计算得 出，使用 中１ ０ ３ ＂ ６ 的撑杆 和 Ｈ ３ ０ ０ ＊ １ ５ ５ ＂ ７ ＂ ９ 的钢梁 ， 挠度和强度均在可以困的范围中。西面屋面角挑檐使 用单 根 悬 挑 面 积 为 １ １ ． ５ １ １ ． ５ ｍ的 钢 柱进 行 支 撑 ， 由 于 挑檐 非 常 的 大 ， 除 了要 防止 出现钢柱失稳的情况， 还要考虑风荷载作用下抗拔的问题， 要对挑檐 的 挠度 和 强 度 问题 进行 考 虑 ， 对 于 以上 情 况 ， 通过 增 加 柱底 混 凝 土 的基 础进 行 解决 ， 为 了降低 钢 管柱 的无 肢 长度 ， 对 横 向钢 梁 的数 量进 行 了增 加 ， 降低 各个 钢梁 之 间 的距 离 ， 使 用 全熔 透 焊接 的方 法对 钢 梁进 行焊 接 。
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桥梁钢结构的整体设计策略
发表时间：2010-07-27T14:23:34.123Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年4月上旬刊供稿作者：陈遥
[导读] 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
陈遥（桐庐县交通工程勘察设计有限公司）
摘要：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十分广泛，钢结构桥梁整体性能的好坏，与其整体设计密切相关。
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。
关键词：桥梁钢结构整体设计
0 引言
中国钢结构桥梁的发展，近年来取得了骄人的成绩，南京三桥、苏通大桥、昂船洲大桥的建造，表明在大跨径桥梁上钢结构的优势越来越明显。
桥梁是为满足交通功能的建筑物，现代桥梁钢结构由结构钢加上单元经焊(栓)连接组成为复杂的受力系统，有明确的承载安全和服役耐久性要求。
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，钢结构桥梁应用十分广泛。
因为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：①城市立交桥段，尤其是交通要道处，如果采用混凝土桥，必然增加施工周期，对于现场交通不能较好地维护。
②大跨径海、江、河桥梁（长江大桥、杭州湾大桥等），因为大跨径的要求下，只能考虑钢结构，因为如果采用混凝土结构，根本满足不了大跨径要求。
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)基本一致。
完整性设计的目标是确保结构在使用年限内的可靠与安全。
桥梁钢结构的完整性设计由荷载、材料性能、结构细节构造、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可避免的会在内部和表面形成和发生微小缺陷，在一定外部因素(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抵抗由缺陷、裂纹或其他损伤而导致破坏的能力。
损伤容限概念的使用是承认钢结构在使用前存在有初始缺陷，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安全性。
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安全与耐久最大的威胁。
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考。
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非常高，然而，在小半径以及多车道设计时，其横向抗倾覆是当前研究的热点内容。
早前的桥梁施工中，由于设计原因，导致在施工过程中或者桥梁使用过程中发生桥体倾覆。
因为连续钢梁的半径比较小，所以相对而言，其跨度显得较大，如果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，而内侧支座出现不受力，这样横梁受力极其不均匀，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情况，这样即可满足桥梁的荷载要求，也能似的桥体均匀受力。
在横梁处采取灌砂措施，并在满足规范的条件下，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%消除应力，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，不能满足桥梁整体性设计要求。
所以在桥梁整体设计中，必须考虑焊接接头的设计，在满足相干规范的前提下，必须做到：①因地制宜地选择形式，并通过焊接性检测要求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，达到焊接中受力均匀，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 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。
加劲肋与否，是有腹板的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。
2.4 钢箱梁横梁设计当桥梁主道设计过宽时，必须优化车道钢结构宽箱梁，在设计中，重点满足其竖向计算要求，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，在支座处可采取竖向加劲肋相关措施，当竖向加劲肋不能满足要求时，考虑横向加劲肋，其计算措施与纵向计算措施相仿。
2.5 施工人孔的设置桥梁的整体设计中，其不可忽视的一环是人孔的设置，通常情况下，人孔是为了方便施工，在桥梁箱梁顶板和腹板上开设。
顶板施工人孔的具体位置可设置在1.5跨径处，而腹板的施工人孔的具体位置必须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，必须精确计算剪力，选取剪力最小处。
有时候人孔的设计不止一个，不能将所有人孔分布在相同断面，采取错开设置。
当应力较大的地方必须加设施工人孔，必须采取加强措施。
2.6 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：①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；②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；③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；④45°斜截面的抗拉验算。
3 结语
我国基础建设的加快，带动了桥梁技术的长足发展，在当前形势下，桥梁钢结构的整体应用也十分广泛，主要是在设计过程中的优化，才能确保桥梁钢结构的整体性、稳定性。
必须从整体性角度出发，全面分析桥梁受力情况，加强焊接形式的优化设计，才能保障桥梁钢结构的整体质量。
参考文献：
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[2]叶见曙.结构设计原理(第二版)[M].北京.人民交通出版社.2005.
[3]卢永成等.上海长江大桥主航道桥设计要点[J].世界桥梁.2009.（A01）.14-17.。