文档介绍：现代桥梁钢结构的完整性设计研究
摘要:近年来,国内外发生多起桥梁钢结构破坏事故,这不仅引起设计工作人员对焊接结构损伤、损伤扩展以及结构系统失效过程的关注,而且也引发了人们对如何保证桥梁钢结构系统完整性的思考。钢结构的系统完整性,现代桥梁钢结构的完整性设计研究
摘要:近年来,国内外发生多起桥梁钢结构破坏事故,这不仅引起设计工作人员对焊接结构损伤、损伤扩展以及结构系统失效过程的关注,而且也引发了人们对如何保证桥梁钢结构系统完整性的思考。钢结构的系统完整性,需要设计人员从各个不同的层面和角度上去进行考量。
关键词:桥梁;钢结构;完整性;设计
现如今,根据长时间的实践经验和理论积累,桥梁的设计工作者,通过对桥梁钢结构的完整性设计目标、损伤及损伤容限、损伤的表现等进行分析,不断提出了钢结构完整性设计的理念,而且还此基础上提出了钢结构设计的要点,并分析认为建立材料―工艺―细节―损伤为控制方式的完整性设计原则。而这无疑极大地体现了焊接结构带有损伤但适合使用的理念。
一、桥梁钢结构完整性设计理念
在现实生活中,桥梁是为满足交通功能的建筑物。就目前而言,桥梁的钢结构是由结构钢加工单元经焊(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。但是,目前就算按照相关的设计规范,设计者准确的满足强度、刚度、稳定性为桥梁的承载力目标进行设计(甚至人为的增大安全系数),仍然不能够避免桥梁结构在服役期内发生局部或整体的损坏。究其原因,钢结构的安全性能与耐久性能并不能简单地归结为承载力不足(往往强度富裕甚多)。与大多数钢结构有着相似的特点, 20 世纪以来,广泛地使用焊接技术,使得国外发生的多起桥梁钢结构破坏事故均由于局部损伤扩展所致。由于难以发现和修复,最短服役寿命仅10 余年,如韩国圣水桥、比利时vierendeel 桥、澳大利亚kigs 桥等。
近年来,我国国内桥梁钢结构由于损伤导致局部破坏的实例也时有发生。要知道,结构损伤是构成对桥梁安全与耐久最大的威胁。所以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,也要使人们对如何保证桥梁钢结构系统完整性的进行深度的思考。目前国际焊接学会(IIW)推出的建立在保证焊接结构完整性和可用性基础上的“合于使用评定指南”(Fitness for Purpose)以及国际公认的英国中央电力局所提“带缺陷焊接结构完整性评定方法”(CEGBR6-2000)值得设计借鉴和参考。完整性设计涉及内容比较广泛:一方面要考虑传统的钢结构的强度和刚度要求,另一方面又必须强调关联耐久的损伤和断裂。而现代桥梁的钢结构完整性,要求从这两方面同时保证结构的使用目标,具有系统性、整体性和综合性的特点。
二、焊接结构的完整性
在桥梁的钢结构完整性设计中,焊接是一项至关重要的技术。而焊接结构的完整性设计则对桥梁的完整性和安全性有着绝对的影响作用,所以焊接结构的完整性设计也被提上桥梁结构完整性设计研究的议程。
焊接结构有了损伤概念的介入后,材料、连接、结构细节和工艺过程不再是完美无缺的了。要知道,当焊接结构局部发生损伤后会不断扩展,而由于损伤多发生在应力集中处,那么自然而然地,细节构造的适当处理就变得不可忽视。并且在国内外多起桥梁钢结构破坏事故发