本文作者:宜昌加固改造設計公司

橋梁鋼結構設計(橋梁鋼結構設計原理教材)

宜昌加固改造設計公司 2周前 ( 11-15 21:03 ) 873 搶沙發
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橋梁鋼結構的設計探析?

在橋梁設計領域,特別是關于橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進的地方。結構設計的首要任務是選擇經濟合理的結構方案,其次是結構分析與構件和連接的設計,并取用規范規定的安全系數或可靠性指標以保證結構的安全性。

1 橋梁設計的注意事項

1.1 應該更加重視結構的耐久性問題。國內從上世紀90年代始重視了對結構耐久性的研究,也取得了不少成果。這些研究大多是從材料和統計分析的角度進行的,對如何從結構和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性卻很少有人研究。而且,長期以來,人們一直偏重于結構計算方法的研究,卻忽視了對總體構造和細節處理方面的關注。結構的耐久性設計與常規的結構設計有著本質的區別,目前需要努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析發展。國內外的研究和實踐都表明,結構耐久性對于橋梁的安全運營和經濟性起著決定性作用。

1.2 重視對疲勞損傷的研究。橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載,會在結構內產生循環變化的應力,不但會引起結構的振動,還會引起結構的累積疲勞損傷。 由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續的,實際上存在許多微小的缺陷,在循環荷載作用下,這些微缺陷會逐漸發展、合并形成損傷,并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋不得到有效控制,極有可能會引起材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損傷往往不易被檢測到,但其帶來的后果往往是災難性的,故而對疲勞損傷的研究需要引起足夠的重視。

1.3 充分重視橋梁的超載問題。橋梁的超載一方面可能引發疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇,甚至會出現一些超載引發的結構破壞事故。另一方面,由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復,將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化,從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。因此需要對超載帶來的后果進行研究、分析。

1.4 積極借鑒國外的經驗和成果。國內橋梁設計存在的主要問題是結構正常使用性能差、耐久性和安全性差(包括使用壽命短、維護費用高、安全事故較頻繁等)。這些問題的產生固然與目前國內施工質量和管理水平較低有關,但平心而論,既然這種現狀不能在短期內得到解決,那么作為工程設計人員就應該在正視這一問題的前提,充分考慮到現階段的施工和管理水平和材料工藝水平,采用適當的安全度、適當的設計方法來保證橋梁使用性能的達到,這才是更為主動和有效的方法。特別是橋梁存在的耐久性和安全性問題很多與結構體系或使用材料選擇不合理及結構細節處理不當有關。

2 橋梁鋼結構整體設計策略

2.1 橫向抗傾覆穩定設計。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生橋體傾覆。因為連續鋼梁的半徑比較小,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,弄不好橫梁外側支座受力增大,而內側支座出現不受力,這樣橫梁受力極其不均勻,發生梁體的傾覆。在設計過程中,通過合理的計算,來設計橫梁的偏心受力情況,這樣即可滿足橋梁的荷載要求,也能似的橋體均勻受力。在橫梁處采取灌砂措施,并在滿足規范的條件下,增加多車道時的橋梁整體穩定度。

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,在滿足相干規范的前提下,必須做到: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;在焊接設計中,必須詳細設計其關鍵細節,達到焊接中受力均勻,盡可能降低應力;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量。

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。

加勁肋的設置是因為原有構件截面的不足而用來增強抵抗彎矩和剪力的,因為設置加勁肋可以縮小原構件截面大小,從而有效的降低用鋼量,壓縮成本,所以在工程中,一般設置在原有構件上起到增強抵抗彎矩和剪力的作用。

2.4 鋼箱梁橫梁設計。當橋梁主道設計過寬時,必須優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。

2.5 施工人孔的設置。橋梁的整體設計中,其不可忽視的一環是人孔的設置,通常情況下,人孔是為了方便施工,在橋梁箱梁頂板和腹板上開設。頂板施工人孔的具體位置可設置在1.5跨徑處,而腹板的施工人孔的具體位置必須設置在應力相對薄弱的地方,比如簡支梁,其腹板施工人孔可設置在跨中,而連續梁,必須精確計算剪力,選取剪力最小處。有時候人孔的設計不止一個,不能將所有人孔分布在相同斷面,采取錯開設置。當應力較大的地方必須加設施工人孔,必須采取加強措施。

2.6 結構內力計算。結構內力計算是以邊孔采用單懸臂,中孔采用簡支掛梁作為結構的計算模式。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據輸入。輸入的數據信息有: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。

3 結語

我國基礎建設的加快,帶動了橋梁技術的長足發展,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化,才能確保橋梁鋼結構的整體性、穩定性。必須從整體性角度出發,全面分析橋梁受力情況,加強焊接形式的優化設計,才能保障橋梁鋼結構的整體質量。

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橋梁鋼結構設計(橋梁鋼結構設計原理教材) 鋼結構框架設計

現行公路橋梁鋼結構設計采用什么方法?應考慮哪些方面

現行公路橋梁鋼結構設計參照《公路鋼結構橋梁設計規范》JTG D64-2015執行。

設計方法有橋梁鋼結構設計

一、整體部分

1、根據確定橋梁跨徑選擇橋梁形式橋梁鋼結構設計,如橋梁鋼結構設計:斜拉橋、懸索橋、拱橋、桁架橋等;

2、根據橋梁形式選擇梁截面型式,如橋梁鋼結構設計:鋼板梁、鋼箱梁、鋼桁架、鋼管結構、鋼-混組合梁等;

3、根據選定的橋型及梁截面型式,選擇材料及設計指標;

4、斜拉橋、懸索橋還要做選擇鋼塔、纜索系統;

5、整體結構計算。

二、局部

1、節點設計:焊接、鉚接、栓接;

2、局部承載力極限狀態計算;

3、局部正確使用極限狀態計算

三、附屬

1、鋼橋面鋪裝設計;

2、防護及維護設計;

3、支座及伸縮縫設計。

鐵路橋梁鋼結構設計規范的Q235鋼材的設計強度

Q235的屈服強度是235MPa,這是不錯,但在不同結構中應用時設計值是不同的

對于鐵路橋梁用鋼,采用容許應力法,安全系數比較大,一般來講,鋼材抗彎強度設計值是屈服強度的0.6倍,抗剪強度是抗彎設計強度的0.6倍。由于荷載較大及不確定性,鐵路橋梁一旦出現破壞,造成損失很大,較大的安全系數以保證充足的安全儲備。

對于建筑結構,荷載基本上是定值,相對其他來講更容易確定結構的實際受力情況,受力明確,抗力也是明確的,因此有足夠的安全儲備即可。

公路橋梁鋼結構設計計算應滿足哪些要求

結構分析主要是結構強度、穩定性和變形計算

構件計算主要區分軸心受力構件、受彎構件、拉彎和壓彎構件橋梁鋼結構設計的計算橋梁鋼結構設計,以及抗疲勞設計

其他還有連接件的構造和計算

具體以交通部頒《公路鋼結構橋梁設計規范》JTG D64-2015為準

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