浅谈钢结构桥梁的整体设计

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。

       

　　

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