鋼結(jié)構(gòu)橋梁整體設計理念概述
鋼結(jié)構(gòu)的特點是質(zhì)量輕,強度高,并且具備其抗壓以及抗拉等相關(guān)優(yōu)點,對于混凝土結(jié)構(gòu)而言,其外觀更為直觀,強度等級更高。在我國,鋼結(jié)構(gòu)橋梁應用十分廣泛。因為作為鋼結(jié)構(gòu)的施工而言,其施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要應用在:①城市立交橋段,尤其是交通要道處,如果采用混凝土橋,必然增加施工周期,對于現(xiàn)場交通不能較好地維護。②大跨徑海、江、河橋梁(長江大橋、杭州灣大橋等),因為大跨徑的要求下,只能考慮鋼結(jié)構(gòu),因為如果采用混凝土結(jié)構(gòu),根本滿足不了大跨徑要求。
A.鋼結(jié)構(gòu)整體設計目標 我國橋梁鋼結(jié)構(gòu)的設計使用年限為100年,與國際標準(BS5400,EURO CODE)基本一致。完整性設計的目標是確保結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)的可靠與安全。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的完整性設計由荷載、材料性能、結(jié)構(gòu)細節(jié)構(gòu)造、制造工藝、安裝方法、使用環(huán)境及維護方式等多種因素所確定。設計除對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件連接及構(gòu)造細節(jié)按常規(guī)考慮強度、剛度要求外,尚需對損傷與損傷容限、斷裂與抗斷裂作出評定。
B.鋼結(jié)構(gòu)損傷及損傷容限 鋼結(jié)構(gòu)從材料加工過程到服役期不可避免的會在內(nèi)部和表面形成和發(fā)生微小缺陷,在一定外部因素(荷載、溫度、腐蝕等)作用下,這些缺陷不斷擴展與合并形成宏觀裂紋,導致材料和結(jié)構(gòu)力學性能劣化。對橋梁鋼結(jié)構(gòu)而言,完整性和損傷是相對應的,損傷程度將會對結(jié)構(gòu)的完整性帶來影響,損傷極限則是結(jié)構(gòu)的失效。而損傷容限是指鋼結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用周期內(nèi)抵抗由缺陷、裂紋或其他損傷而導致破壞的能力。損傷容限概念的使用是承認鋼結(jié)構(gòu)在使用前存在有初始缺陷,但可通過結(jié)構(gòu)完整性設計方法評判帶缺陷或損傷的鋼結(jié)構(gòu)在服役期限內(nèi)的安全性。