谈桥梁钢结构的整体设计策略

    摘要：随着公路桥梁建设的不断发展，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策略。

 

　　关键词：桥梁；钢结构；整体设计

 

　　前言

 

　　近年来，随着我国城市化进程的不断加快，公路桥梁的建设也随之得到了发展，在新
时代发展的今天，人们对于公路桥梁的质量也有了越来越高的要求。钢结构由于具有质轻、
刚度大、稳定性高等特点被广泛应用在桥梁建设中，且取得了显著的成绩，例如南京三桥等。
桥梁的建设主要是为了缓解交通的拥堵以及城市的空间压力，在桥梁的建设中，施工人员
可以将型钢与结构钢相互焊接，从而保证桥梁工程的质量，达到设计要求的承载力，充分
发挥桥梁结构的使用功能，延长其使用寿命。

 

　　

 

　　一

 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。

 

　　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。

 

　　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。

 

　　

3、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为直观，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，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，由于混凝土结构满足不了大跨径要