【摘 要】现代桥梁普遍采用钢结构进行建造，由于钢结构设计较为简单，建造的周期较短，在市政工程中常常采用该结构建造道路桥梁，本文重点对现代桥梁的钢结构有点和完整性方面的问题进行了详细的分析，供相关的设计人员参考。
【关键词】桥梁；钢结构；完整性；设计
中图分类号： K928 文献标识码： A
一、前言
现代桥梁中，钢结构是常见的一种结构，由于强度较大，施工周期较短，成本相对较低，常常备受施工单位的喜爱，而桥梁钢结构完整性的设计是现代桥梁设计的重点，本文重点对该问题进行了详细分析。
二、桥梁钢结构完整性设计理念
现代桥梁的钢结构主要受力系统是由结构钢加工而成的，可以承载安全而且具有很好的耐久性。在实际设计过程中，虽然设计者在设计时都会按照相应规定和标准进行设计，并考虑其满足强度、刚度、稳定性和承载目标系数等，但却无法避免桥梁钢结构在实际使用中的内部损坏。究其主要原因就在于因为局部损伤而扩展到桥梁的整体损坏，影响到桥梁的安全性以及实际使用耐力。这就急需桥梁设计者对桥梁钢结构的整体性进行细致的设计。现代桥梁的钢结构完整性，要求既要满足传统透钢结构的强度和刚度的要求，又要与耐久度和其断裂度想关联，因此在进行桥梁钢结构设计过程中要考虑以下几点设计理念：
1、桥梁钢结构的整体性设计目标，是要确保桥梁钢结构在规定的使用年限内保证安全。在实际设计中，材料性能、安装方法、制造工艺以及结构细节构造等多种因素，都影响着桥梁钢结构的整体性设计。设计者不但要考虑到结构以及构造细节的实际强度和刚度的要求，还要对损伤和损伤容限以及断裂和抗断裂方面进行准确的评价。
2、在实际建设过程中，钢结构从材料加工过程一直到使用过程中，其内部以及表面会形成很多微小的变化，容易造成一些缺陷。在荷载、腐蚀以及温度等因素影响下，这些细小的缺陷很有可能会扩展成宏观的裂缝，大大降低了材料和材料力学的性能，这是需要设计者注意的地方。对于桥梁钢结构来说，完整性和损伤是对应来说的，实际损伤程度会影响结构的完整性。所说的损伤容限指的是，钢结构在规定的使用周期以内，抵抗因为缺陷和裂纹等其它损伤破坏的能力。损伤容限概念的使用，是承认桥梁钢结构在使用之前存在有初始缺陷，但是通过对结构完整性的有效设计，来对其安全性进行评判。
3、钢结构损伤及损伤容限 。钢结构从材料加工过程到服役期间，会有一长段的时间才能进行实际的操作施工，此环节一定不可避免发生一些故障，比如表面形成和发生微小缺陷，其原因可能是因为在一定外部因素（荷载、温度、腐蚀等）作用下，导致材料和结构力学性能劣化，这些因素会直接或间接的造成钢结构完整性的破坏。在这个问题上，我们还要注意一点就是损伤容限，必须要有专业的技术人员，对施工过程进行有效的监督，监督损伤容限的发生，并且要有效控制其产生的条件。做法是承认钢结构在使用前存在有初始缺陷，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。
三、桥梁钢结构完整性设计的方法
1、焊接结构完整性的设计方法
保证桥梁整体稳定性的重要一点就是焊接结构的完整性设计。一般来说，焊接的接头形式主要会因为受力的不同而产生不同的变化，母材结构和受力性能的接头部位的应力作用影响也会有所不同。此外，在实际焊接过程中，不能全部消除应力，焊接应力经常会导致焊接接头发生变形情况，所以经常会导致焊接结构形成大量缺陷，达不到桥梁整体性设计要求。所以在实际设计过程中，桥梁设计者必须要考虑到焊接接头的设计，在满足相关规定的前提下，选择方式要结合实际情况，还要通过焊监测的方法来获得疲劳以及静力的实际等级。
具体应从4方面进行：确保材料和焊接接头的韧性与强度间能够得到良好的配合。之所以进行这样的配合，主要目的在于有效防止设计和工艺给结构带来不必要的硬伤，同时，时刻注意焊接接头焊后处理工艺（焊后修磨及锤击工艺）对于结构完整性也有重要的保障作用；焊接接头区的力学性能及微观组织出现变化，由于焊接缺陷而带来的损伤，不能只一味的增强母材的质量等级对断裂问题予以处理，必须做到全方位的考虑，以探索更佳的处理措施；在提高焊接结构的完整性时，要做到每一细节不放过，时刻观察不良焊接细节对桥梁结构安全性与耐久性造成的影响。比如，实际焊接时，要尽可能的避免焊缝数量和焊缝之间有过大的尺寸，明确相匹配的焊接材料和母材组配方式；腐蚀现象可导致应力腐蚀情况的发生，所以，加强防腐蚀工作至关重要，确保结构的安全性。根据量化腐蚀程度、承载力、失效寿命开展桥梁钢结构防腐蚀设计工作，确立具体的使用年限、维修周期。并且，认真分析结构细节给腐蚀和防腐工艺带来的影响。
2、加劲肋设计设置的设计方法
在实际设计中，在有集中荷载的地方，为了保证构件的局部稳定性并且能够传递集中力，必须要设置加劲肋。一般来说，大部分设计者都认为加劲肋的设计是多此一举，没有实际作用。但实际上，我们必要通过计算才能够决定是否增设加劲肋。增设加劲肋的主要目的，在于在原有构件截面不足的时候，可以用来增强桥梁的抵抗弯矩以及剪力，可以有效的缩小原构件的截面大小，从而实现降低生产成本，减少用钢量。
3、横向抗倾覆稳定性设计方法
钢结构的优点是质量轻便，强度大。桥梁设计者在钢结构桥梁的设计中，将钢结构横向抗倾覆在小半径和多车道中的影响和用途纳入到设计和考虑范围之内。发生的多少桥梁损坏事故中，包括在施工过程中以及桥梁的实际使用过程中出现的桥体倾覆，大部分倾覆根源都是在起初的设计上有所失误。就其倾覆的主要原因是处于正常情况下的钢结构桥梁，在连续使得钢梁半径小于一般情况是，这样就会导致梁的跨度增加，两者相对而言会有大的偏差，即这时候桥面宽度大于钢梁，就会使得横梁外侧支座受力加大，而内侧支座却没有受力。因此横梁上受力不平衡，就会出现梁体倾覆的现象。
4、在设计过程中，如果桥梁的设计的太宽，就必须要优化车道钢结构的宽箱梁。在实际设计过程中，设计者必须要满足其竖向的计算要求，对于横梁的跨径，则需要经过支座间双悬臂简支梁的计算来获得。在实际支座处，可以选择竖向加劲肋相应办法，如果竖向加劲肋也不能满足实际使用需求时，就需要考虑增加横向加劲肋，横向加劲肋的计算和纵向加劲肋的计算方法类似。
四、完整性设计过程中应注意的要点部分
在桥梁钢结构中，通常根据各类结构受力需求来明确相应的焊接接头型式。由于焊接接头微观组织具有不均匀性特点，和母材力学性能间存在了一定的差异性。在实现常规设计要求与使用寿命的同时，要对以下几方面加以考虑：根据静力和疲劳要求明确相应的焊缝形式，提出具体的焊接性和可检测性要求；对于一些核心构造细节的设计，应保证实现安装便捷、焊接可行、不留死角、维护方便的目标；充分考虑荷载、环境、细节等各类因素，严格根据抗疲劳和抗断裂要求认真详细的进行损伤分析及使用寿命评估；在焊接缺陷基础上加强预防，根据焊接应力与焊接变形焊接收缩量的控制目标来提出相应的制造工艺标准及焊接工艺评定要求；规定使用维修要求时，要注重损伤监测和维护方法这两方面。
在焊接结构完整性的设计过程中，必须结合具体情况，按照目前形成的理论基础与实践经验，要抓设计中的要点环节，明确切实可行的设计方式，同时，对施工作业中出现的一些细节问题有效处理，以确保焊接结构真正具有较高的完整性。
五、结束语
综上所述，本文重点对钢结构设计中完整性进行了详细的分析，重点对设计的概念，目的以及关键控制点进行了详细的分析，目的是提高设计过程中的施工质量。
