論結構化設計在道路橋梁設計中的應用

藺國軍

摘要：在近幾年，結構化設計在道路橋梁設計中被廣泛應用。本文旨在介紹結構化設計在道路橋梁設計中的必要性、應用原則以及施工要點，對結構化設計的發(fā)展有著一定意義。

關鍵詞：結構化；道路橋梁；設計形式

道路橋梁建設中結構化設計的應用給設計帶到創(chuàng)新發(fā)展的空間。文章分析了結構化設計對于道路橋梁建設的重要性；首先通過對結構化設計進行了解，分析其設計特點，并列舉了幾點結構化設計對于道橋建設的重要作用。然后將結構化設計的各個設計模型進行分析，不同的結構具有不同的設計模型，同時被應用到不同的道橋中根據(jù)結構化設計在道橋中的應用進行分析，探討了其應用過程中需要遵守的原則，要充分考慮結構化的各個作用進行合理的應用。

1道路橋梁設計中應用結構化設計的可行度

結構化設計的應用是為了更好地提高道路橋梁設計的可行性，它主要是綜合多種設計方案進行優(yōu)化選擇。在道路橋梁設計過程中，采用結構化設計的原因主要是體現(xiàn)在以下兩個方面的內容：是它能充分考慮道路橋梁的質量，一定時期內結構化設計都符合國家規(guī)定標準要求；二是在道路橋梁使用過程中，它能有效的應對各種安全質量問題，并在第一時間內確保道路橋梁設計的正常使用。在道路橋梁設計中，如何確保設計的可行性比較高，主要可以從結構構件荷載效應以及承載力這兩方面加以改善，設計時必須滿足這兩方面的內容進行結構化設計，這也是結構化設計的重點內容，通過這兩方面性能的提升不僅僅可以提高道路橋梁設計的標準，還能提高其使用性能。此外，在采用結構化設計的同時，必須對道路橋梁設計方案進行力學合理的分析，結合實際道路橋梁施工環(huán)境合理推斷出道路橋梁承載力的安全系數(shù)，通過模擬技術來測定安全系數(shù)指標，從而更加安全可靠的使用結構化設計，提高道路橋梁安全性能。

2結構化設計的必要性

結構化設計不僅能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)設計，還在其基礎上進行創(chuàng)新。傳統(tǒng)設計中，其材料的選定、工藝技術及設計參數(shù)等均通過經驗判斷進行估算，然后分析整體結構。最后通過檢驗的方式進行設計檢驗來確定設計的可行性與合理性。傳統(tǒng)設計中對于各項結構設計數(shù)據(jù)不夠明確，設計方法過于老化。與之不同的結構化設計中，首先能夠將設計進行兼顧，從各個部位向整體進行掌握。設計中的各個模塊設計、結構設計等均通過先進的程序技術進行設計，從單一的結構轉向多模塊的形式。其設計技能滿足日趨復雜的道橋建設，同時也能夠帶來精細化創(chuàng)新設計。有利于道路橋梁的可持續(xù)發(fā)展。

3道路橋梁設計中采用結構化設汁的基本原則及模型的構建

3.1結構化設計的基本原則

在實際道路橋梁設計中，結構化設計應遵循最大程度減少結構自身的重量，且不同施工材料剛度的配比都要符合道路橋梁截面要求，在保障道路橋梁設計時一定程度上還要保障道路橋梁施工的順利進行，在保證道路橋梁質量的前提下，盡量節(jié)省材料的使用，從道路橋梁整體結構布局出發(fā)，將各工程材料及設備的使用充分發(fā)揮在結構化設計中，不僅僅提高了道路橋梁的承載力，更加優(yōu)化了施工設計方案，減少材料浪費，大大節(jié)約了成本，提高了工作效率。一定意義上而言，這種結構化設計也滿足長期運營維護的需要，最大程度的延長了道路橋梁的使用壽命，提升了整體安全性能結構。但這種方法的使用必須深入到道路橋梁設計的各個部分及細節(jié)，這樣才能發(fā)揮其應有的效用。

3.2結構化設計模型的構建

（1）離散化結構的構建

離散化結構模型的建立主要是指在道路橋梁結構化設計時將原有結構整體設計劃分成多個限制組成部分，通過這種方式的劃分可以構建出新的結構化設計模型，在進行受力分析時就可以針對每個限制部分進行合理測試分析，這種方法大大提高了施工效率且比較簡單，因此被廣泛地應用于道路橋梁設計中。

（2）材料及荷載的簡化

在道路橋梁設計中進行結構化設計時，往往會對結構材料的可塑性及彈性進行理想化假設，并相應使用有限參數(shù)對無線自由度情況下的結構荷載能力進行隨機式模擬。一般選擇的有限參數(shù)具有一定的概率性，當然以解析式得出的參數(shù)也是可行的。結構化設計一般會盡量簡化材料與荷載等因素，從而方便施工前期進行設計優(yōu)化。如果想使得結構化設計的方案同道路橋梁實際情況相適應，那么在構架模型及計算時應當仔細慎重，道路橋梁的受力情況在模型上有真實反映。在結構化設計中應用較多的常用算法包括圖解法、求函數(shù)極限值法、同態(tài)設計法以及網(wǎng)絡搜索等辦法。

4結構化設計在道路橋梁設計中的應用原則

（1）截面形式選擇的合理性；結構化設計在道路橋梁中的應用，由于道橋高速的要求，其材料使用量多，因此加重了對于道橋自身的重力。因此，在選擇截面形式時，應該選擇重量輕，結構符合整體性的截面，例如圓柱截面。同時將材料設計成空腹式，減少道橋自身的重量。

（2）避免“走彎路”，造成成本的浪費。在設計過程中要注意支撐力的協(xié)調性。不僅有利于力的分布均勻，同時節(jié)省了材料，有利于成本的節(jié)約。

（3）保證道路橋梁結構的連續(xù)性；為了使成本降低，增大整體結構的受力范圍，結構的設計中需將各個結構相互聯(lián)系、相互作用，使各個結構均勻受力。

（4）注重材料及結構的相互整合。通過對結構的分析，各個結構的形狀各不相同，因此其受力的作用強度也不同。結構設計應該將各類材料進行分類，對于受力較大的結構使用相對應的形狀和優(yōu)質的材料；將形狀與材料相整合，發(fā)揮最優(yōu)作用，增強對力的支撐作用。

（5）全而掌握各個部位特征；在道路橋梁的結構化設計中，通過對工程中各個部位各個特點的掌握，能夠正確分析其相對應的設計方案，將完善的設計方案對應適合其特征的道橋建設，不僅有利于對于工程的掌握，還能夠在結構化設計中準確做出選擇。減少工作量，使道橋建設高效性運作。

5道路橋梁結構化設計應用的要點

5.1道路橋梁防水結構設計的應用

一方面，在道路橋梁防水結構的設計中，應該確保道路橋梁路面的物理性質，通過材料和工藝的控制設計保障材料的黏結性，做到路面不起皮，混凝土不脫落。另一方面，在道路橋梁防水結構的設計中要注意路面的平整性，通過嚴格設計混凝土施工，將路面和混凝土鋪成一個整體，以確保防水的平整。此外，在道路橋梁防水結構的設計中應該確保結構的整體性，要選用延展性好、抗拉力強的材料作為基礎，通過合理的工藝實現(xiàn)防水結構的整體性。最后，規(guī)范排水管線、集水管道的設計，要通過嚴格的規(guī)范來確保排水設施安裝過程，避免出現(xiàn)對道路橋梁結構和混凝土部位出現(xiàn)的滲透、腐蝕，以此來確保道路橋梁結構的強度與安全。

5.2道路橋梁混凝土項目設計的應用

一方面，道路橋梁結構設計中要重視混凝土中鋼筋的保護層厚度，應該根據(jù)道路橋梁結構的需要和混凝土施工規(guī)范，明確道路橋梁混凝土鋼筋的保護層厚度，通過保護層來確保鋼筋的結構功能和作用，進而實現(xiàn)道路橋梁結構的安全。另一方面，道路橋梁結構設計中應該重視混凝土的耐久性，要在設計中規(guī)劃好混凝土材料的配比，特別是：水灰比例、水泥使用量、強度級別等，以確保道路橋梁結構的穩(wěn)定與安全。最后，道路橋梁結構設計要加強構造配筋設計，要通過規(guī)范配筋的數(shù)量、形式和結構增強混凝土結構的抗裂縫能力，確保道路橋梁結構符合實際與使用的需要。

6結束語

結構化設計在道路橋梁設計中的廣泛應用，為道路橋梁建設提高了施工效率，節(jié)約了成本以及保證了質量。為我國道路橋梁建設事業(yè)的發(fā)展提供了保障。

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