公路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)應(yīng)用

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1 結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)的必要性

橋梁設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)的細(xì)化流程，是依憑累積得來的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)初始時(shí)段的設(shè)計(jì)路徑。這個(gè)時(shí)段的橋梁設(shè)計(jì)，可以分出采購過來的原料、總體架構(gòu)下的布設(shè)規(guī)則、擬定的建造工藝、不同方位的構(gòu)架尺寸。對(duì)設(shè)定好的這種結(jié)構(gòu)，予以慎重解析，查驗(yàn)它的可行特性。依照既有的真實(shí)狀態(tài)，妥善調(diào)和這一方案。這種慣用的設(shè)計(jì)途徑，只是查驗(yàn)了方案特有的可行性、關(guān)聯(lián)著的安全性，還沒能凸顯最佳情形下的設(shè)計(jì)思路。接續(xù)的運(yùn)用中，橋體原本的構(gòu)架會(huì)更替，因此原初的單一設(shè)計(jì)，很難滿足不停變更著的運(yùn)用需求。

橋梁設(shè)計(jì)依循的流程中，設(shè)計(jì)者慣常沒能考量全局態(tài)勢(shì)下的設(shè)計(jì)疑難，因此暴露偏多的弊病。通常來看，設(shè)計(jì)得來的構(gòu)架強(qiáng)度，能與預(yù)設(shè)的強(qiáng)度規(guī)格契合;但橋體固有的構(gòu)架體系、選出來的建造原料、接續(xù)的構(gòu)架修護(hù)、橋梁表征著的耐久特性，都潛藏著偏多的人為干擾，沒能全面考量。例如:橋梁設(shè)計(jì)這一時(shí)段，擬定好的運(yùn)算圖例、描畫的設(shè)計(jì)路徑都沒能明晰，造成局部態(tài)勢(shì)的受力偏大。再如，混凝土固有的層級(jí)偏低，安設(shè)的保護(hù)層偏薄，或銜接著的鋼筋偏短。如上的設(shè)計(jì)弊病，都威脅著總架構(gòu)下的橋梁穩(wěn)定。除此以外，若設(shè)計(jì)態(tài)度沒能嚴(yán)謹(jǐn)，也會(huì)凸顯出運(yùn)算失誤。

為了變更單一特性的設(shè)計(jì)方式，創(chuàng)設(shè)了結(jié)構(gòu)化范疇中的新穎設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)化特有的設(shè)計(jì)，建構(gòu)在模塊化這一根基之上。本源的設(shè)計(jì)路徑，是把擬定好的設(shè)計(jì)流程，分出互通情形下的多樣模塊;對(duì)細(xì)分出來的這些模塊，明辨概要框架。結(jié)構(gòu)化依循的設(shè)計(jì)導(dǎo)向，是描畫明晰的構(gòu)架圖，辨別差異特性的設(shè)計(jì)時(shí)段。如上的新穎思路，與橋梁進(jìn)展的總傾向吻合，是選出來的最佳方式。

2 結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)的不同計(jì)算模型

2.1 離散化結(jié)構(gòu)

橋梁構(gòu)架依循的設(shè)計(jì)中，應(yīng)把無限特性的自由度，變更成有限的這一自由度。這樣的指引，是把原初的總體框架，分解成差異特性的各個(gè)成分。這種劃分路徑，帶有離散化的總傾向。它便利了接續(xù)的構(gòu)架解析，也便利后續(xù)時(shí)段的建造。

2.2 模型化結(jié)構(gòu)

模型化特性的新穎設(shè)計(jì)，采納慣常提到的力學(xué)機(jī)理;對(duì)內(nèi)在范疇中的潛藏規(guī)律，予以辨別解析。結(jié)構(gòu)化協(xié)同下的設(shè)計(jì)方式，依托解析得來的主體矛盾，經(jīng)由模型化這一處理，把握總體架構(gòu)中的完備結(jié)構(gòu)。為此，模型化之下的設(shè)計(jì)路徑，凸顯出具體的特性，便利順暢建造。

2.3 簡(jiǎn)化的材料和荷載

結(jié)構(gòu)設(shè)定特有的新途徑，把采購得來的建造材料，設(shè)定成理想態(tài)勢(shì)的塑性狀態(tài)、最佳情形的彈性。采納有限態(tài)勢(shì)的某一參數(shù)，模擬得來隨機(jī)特性的荷載。選出來的這種參數(shù)，可被劃歸成概率表征的獨(dú)特參數(shù)，或某一環(huán)節(jié)以內(nèi)的解析式。結(jié)構(gòu)化特有的設(shè)計(jì)指引，便利接續(xù)的運(yùn)算，簡(jiǎn)化了繁雜架構(gòu)的運(yùn)算程式。這一新穎途徑，也利于前期時(shí)段的總體設(shè)計(jì)。

運(yùn)算得來的數(shù)值，應(yīng)與模型表征的情形契合。這樣的契合，密切關(guān)聯(lián)著選出來的真實(shí)模型。為此，應(yīng)當(dāng)審慎選取可用的這一模型。計(jì)算得來的關(guān)聯(lián)數(shù)值，應(yīng)能折射出橋體構(gòu)架特有的受力態(tài)勢(shì)。應(yīng)被側(cè)重辨識(shí)的因素，包含真實(shí)態(tài)勢(shì)的設(shè)計(jì)情形。要依循場(chǎng)地固有的多樣細(xì)節(jié)，制備最優(yōu)情形下的運(yùn)算模型。

3 結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)常用的解法

3.1 圖解法

慣用的圖解方式，適宜多樣特性的二維構(gòu)架。圖解依托的本源思路，是把擬定好的某一變量，當(dāng)成固有的橫軸坐標(biāo);選出來的另一變量，被當(dāng)成縱向方位的這種坐標(biāo)。明辨了坐標(biāo)以后，描畫出來的曲線圖樣，就會(huì)與預(yù)設(shè)的約束契合;上下側(cè)涵蓋著的邊緣區(qū)段，就會(huì)被明辨出來。在擬定的區(qū)段之內(nèi)，描畫出目標(biāo)函數(shù)依托的等值線。系列架構(gòu)下的這種線條，與區(qū)段固有的外援相切。這樣得來的相切端點(diǎn)，被設(shè)定成目標(biāo)函數(shù)特有的取值。

例如:某組合架構(gòu)下的典型斷面，被描畫成下圖狀態(tài)。混凝土建構(gòu)起來的橋面板，帶有受力的特性。截面安設(shè)的橋板，是彼此銜接的，一共預(yù)設(shè)了雙層這樣的節(jié)點(diǎn)?；炷两?gòu)起來的簡(jiǎn)支梁，自有重量被測(cè)定成990KN。截面固有的上層材料，厚度會(huì)超出192020cm;測(cè)量得來的加載齡期，被設(shè)定成3d。徐變態(tài)勢(shì)下的終極數(shù)值為31520。下層布設(shè)著的簡(jiǎn)支梁，縱向架構(gòu)下的分段，都被分出40 個(gè)細(xì)化單元，長(zhǎng)度為0.18 米。

3.2 求解函數(shù)極值

函數(shù)表征的極值，關(guān)聯(lián)著建構(gòu)出來的不等式。把約束特性的這一不等式，變更成對(duì)等態(tài)勢(shì)的式子。經(jīng)由消解的流程，除掉函數(shù)范疇以內(nèi)的各類變量。經(jīng)由這種變更，擬定出來的目標(biāo)函數(shù)，就變成單一架構(gòu)中的函數(shù)。經(jīng)由接續(xù)的運(yùn)算，得來極端范疇內(nèi)的極值。選取出來的這種途徑，也被劃歸成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.3 同態(tài)設(shè)計(jì)法

同態(tài)設(shè)計(jì)慣用的方式中，經(jīng)由等式變更這一歷程，限縮了原初的設(shè)計(jì)空間，也縮減了潛藏著的可行性。這種差異特性的同態(tài)設(shè)計(jì)，沒能優(yōu)于初始時(shí)段的解答數(shù)值;某一情形下，經(jīng)由這種運(yùn)算，甚至沒能獲取期待中的解答。這樣的路徑帶有缺陷及弊病，然而平日以內(nèi)的設(shè)計(jì)中，還存在偏多的疑難，應(yīng)當(dāng)經(jīng)由同態(tài)設(shè)計(jì)去化解。結(jié)構(gòu)化范疇以內(nèi)的這種方式，化解了復(fù)雜態(tài)勢(shì)下的各類疑難，便利接續(xù)計(jì)算。

3.4 網(wǎng)絡(luò)搜索的方法

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之下的搜索途徑，被設(shè)定成特有的直觀搜索。網(wǎng)絡(luò)搜索依托的總思路，是把劃定好的某一疑難，分出多重層級(jí)內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)。細(xì)分出來的架構(gòu)中，這些點(diǎn)表征著差異特性的設(shè)計(jì)路徑。依照擬定好的搜索規(guī)則，漸次予以搜索，就尋找出最佳情形下的解答點(diǎn)。采納如上的路徑，去設(shè)定總架構(gòu)下的橋體時(shí)，應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)固有的某一變量;對(duì)選出來的其他變量，依循從小到大這一次序予以查驗(yàn)。驗(yàn)算流程內(nèi)，選取出來的任何點(diǎn)，都應(yīng)與預(yù)設(shè)的條件契合。運(yùn)算得來的解答之中，應(yīng)當(dāng)明辨目標(biāo)函數(shù)特有的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，也即最優(yōu)情形下的解答。

例如:有限元特有的剛度運(yùn)算，會(huì)用到網(wǎng)絡(luò)制備成的某一矩陣。用a 這一字母，來表征截面固有的面積均值;用k 來表征細(xì)分出來的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，用d 來表征特有的剛臂距離。建構(gòu)了縱橫軸以后，可得如下的運(yùn)算公式:K=cosa×sina×dsina-dcosa

這樣的建模，就密切關(guān)聯(lián)著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的搜索路徑。

4 結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

(1)剛度配有的模式、截面范疇的預(yù)設(shè)形式，都應(yīng)凸顯出適宜的特性。應(yīng)當(dāng)選出最優(yōu)的路徑，盡力限縮構(gòu)架重量。妥善調(diào)和原有的內(nèi)力布設(shè)、位移原有的狀態(tài)等。與此同時(shí)，原料固有的剛度搭配，也應(yīng)合乎預(yù)設(shè)規(guī)則。

例如:某城區(qū)范疇內(nèi)的環(huán)路，原初的設(shè)定荷載，被擬定成超載態(tài)勢(shì)下的20 級(jí)。這條環(huán)路銜接著多重城區(qū)，是進(jìn)出口方位的貨運(yùn)通道。平日通行著的貨柜車，預(yù)設(shè)的載重被設(shè)定成78T;慣常的行駛速率被設(shè)定成每小時(shí)90 千米。最高態(tài)勢(shì)下的這種載重，不應(yīng)超出120T。平日以內(nèi)的車體超載，損毀了城區(qū)以內(nèi)的立交橋，也限縮了橋體壽命。經(jīng)由審慎的調(diào)研，安設(shè)了碳纖維特有的材料，以便加固體系架構(gòu)中的主梁。明辨了潛藏著的設(shè)計(jì)弊病，對(duì)橋體固有的中墩、基礎(chǔ)架構(gòu)中的橋梁，妥善予以加固。

(2)受力傳遞依托著的路徑，應(yīng)當(dāng)帶有便捷的特性。只有預(yù)設(shè)了便捷的路徑，支承架構(gòu)下的反向受力，才會(huì)朝向外側(cè)去平衡。這就縮減了固有的構(gòu)架自重，便利各時(shí)段的施工，也省掉了運(yùn)送過來的很多原料。

(3)結(jié)構(gòu)化依循的設(shè)計(jì)，要帶有接續(xù)性。若橋體固有的銜接部分，能被劃歸成某一整體，那么荷載特有的傳遞路徑，就會(huì)更為簡(jiǎn)易。整體架構(gòu)以內(nèi)的受力范疇會(huì)拓展，縮減了運(yùn)送過來的內(nèi)力。這也節(jié)省偏多的建構(gòu)材料，縮減了耗費(fèi)掉的造價(jià)。

例如:某機(jī)場(chǎng)銜接著的某橋梁，被設(shè)定成主體架構(gòu)內(nèi)的市政項(xiàng)目。這樣的路徑，原本銜接著單一的公路。依循城區(qū)規(guī)劃的概要指引，對(duì)橋墩固有的根基予以轉(zhuǎn)換，規(guī)避了構(gòu)架中的沖突。這一區(qū)段固有的橋墩偏密，分離態(tài)勢(shì)下的隧道車道，與安設(shè)好的橋墩沖突。為此，應(yīng)當(dāng)更替原初的橋墩，經(jīng)由后續(xù)時(shí)段的改造，預(yù)設(shè)了合乎規(guī)格的橋墩。改造得來的新橋梁，隧道銜接著的暗埋段，不再與固有的軸線橋墩沖突。

(4)設(shè)計(jì)時(shí)段中，應(yīng)當(dāng)考量多層級(jí)的原料搭配，明辨受力架構(gòu)下的組合方式。構(gòu)架表征著的幾何特性、受力特有的屬性，關(guān)聯(lián)著選出來的原料特性。依循最優(yōu)態(tài)勢(shì)下的這種組合，有序縮減整體重力。

(5)明辨主體配件特有的受力屬性，發(fā)覺潛藏著的荷載能力。橋體擬定好的結(jié)構(gòu)，應(yīng)被設(shè)定在特有的場(chǎng)地狀態(tài)之下，予以審慎考量。在復(fù)雜架構(gòu)下的施工中，結(jié)構(gòu)化特有的總設(shè)計(jì)，應(yīng)側(cè)重設(shè)定特有的受力桿。為了限縮這樣的桿體數(shù)目，創(chuàng)設(shè)綜合態(tài)勢(shì)的最佳運(yùn)用，應(yīng)當(dāng)變更原初的設(shè)計(jì)方式。

5 結(jié)語

伴隨交通拓展，橋梁建設(shè)被劃歸成中心環(huán)節(jié)，是公路構(gòu)架依托的根基。各個(gè)時(shí)段的施工中，應(yīng)當(dāng)考量真實(shí)態(tài)勢(shì)的場(chǎng)地地形、變更著的施工要素。擬定出來的設(shè)計(jì)方式，應(yīng)當(dāng)凸顯出結(jié)構(gòu)化這樣的總指引。經(jīng)由模型的制備、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的搜索，創(chuàng)設(shè)最佳情形的新穎設(shè)計(jì)。這就化解了慣常見到的設(shè)計(jì)疑難，助推了設(shè)計(jì)成效的提升。

［1］張春玉.預(yù)應(yīng)力空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論及可靠性分析［D］.哈爾濱工程大學(xué)，2014.

［2］田子謙.橋墩基礎(chǔ)在海浪作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究［D］.華中科技大學(xué)，2014.