結(jié)構(gòu)化設(shè)計在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用

袁 智

（中國公路工程咨詢集團有限公司，湖北 武漢 430040）

充分研究結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中的使用，提出合理的解決方法，為我國交通事業(yè)的發(fā)展提供更加可靠的保障。

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中的重要程度

1.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計對于道路橋梁設(shè)計的重要程度

在進行施工設(shè)計的時候，相關(guān)工作人員需要按照工作經(jīng)驗來設(shè)置方案，最開始的設(shè)計方案涉及工程材料的選擇、工程技術(shù)的選擇，也包括具體的施工周期以及工程的布局等情況；然后審核工程結(jié)構(gòu)，按照最初的設(shè)計圖紙來檢查工程結(jié)構(gòu)是否合理，需要滿足相關(guān)標準才可以繼續(xù)施工；最后，針對工程結(jié)構(gòu)開展力學模擬處理，明確方案是否可行，而且需要按照實際情況來進行調(diào)整。設(shè)計過程中需要尋找完善的工程設(shè)計措施，以保證工程質(zhì)量和安全。

1.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中的意義

通過對道橋施工的分析能夠看出，傳統(tǒng)的道路橋梁施工工程需要高度重視道路橋梁的強度，之前的道路橋梁有著較強的承重能力以及耐力，但現(xiàn)階段比較容易由于道路橋梁質(zhì)量問題進而產(chǎn)生安全事故。通過對事故的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的事故都是因為道路以及橋梁存在開裂的問題，或其他的結(jié)構(gòu)性構(gòu)件損壞而影響到橋梁的正常使用而發(fā)生。

在設(shè)計道路工程的時候，設(shè)計人員在完成設(shè)計方案之后選擇一定的措施來檢測設(shè)計方案的合理性以及可行性，如今道路橋梁建筑變得越來越復雜，所以存在的需求也持續(xù)提升，這樣的一種措施很難滿足道路橋梁的設(shè)計需求，若要及時地選擇出最合適的設(shè)計方案就需要把道橋設(shè)計當作模塊結(jié)構(gòu)，而且需要進行詳細的分析，如此設(shè)計出來的方案能夠顯著提升公路以及橋梁的施工使用，而且可以提升橋梁的安全系數(shù)。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路設(shè)計中的使用原則

2.1 簡約化原則

這種原則就是在進行道路橋梁設(shè)計工作的過程中，需要完善結(jié)構(gòu)設(shè)計，盡量不影響道路橋梁的整體建設(shè)質(zhì)量，確保施工能夠變得更加簡化。其中選擇簡單的結(jié)構(gòu)可以做到對于結(jié)構(gòu)應(yīng)力的傳遞，能夠使得橋梁結(jié)構(gòu)可以及時地分散外部負荷以及內(nèi)部應(yīng)力，結(jié)構(gòu)強度也會顯著提升，可以減少對于結(jié)構(gòu)施工材料的使用，顯著降低工程施工建設(shè)成本，如此能夠使得施工企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2 整體性原則

在設(shè)計道路橋梁結(jié)構(gòu)時，需要充分發(fā)揮道路橋梁的優(yōu)勢，確保建設(shè)目標的完成能夠使用較低成本，如此也能夠充分顯示出道路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性，給之后的道路橋梁施工提供保障。不僅如此，設(shè)計人員在進行設(shè)計工作的時候需要高度重視道路橋梁，使得道路橋梁的穩(wěn)固性能夠得到保障；需要改善道路橋梁的結(jié)構(gòu)，增強結(jié)構(gòu)的承受能力，如此不僅不會影響道路橋梁整體的施工質(zhì)量，而且可以顯著降低生產(chǎn)成本。

2.3 科學性原則

在進行道路橋梁施工建設(shè)時，需要正確選擇道路橋梁結(jié)構(gòu)，給道路橋梁和結(jié)構(gòu)化配置的合理性以及科學性提供保障，避免產(chǎn)生質(zhì)量問題。設(shè)計人員在進行工程建設(shè)的時候，需要防止道路橋梁整體結(jié)構(gòu)受到影響，改善道路橋梁設(shè)計，使其能夠達到最優(yōu)化，顯著降低道路橋梁產(chǎn)生故障的概率，為道路交通系統(tǒng)的進步提供保障。

2.4 連續(xù)性原則

現(xiàn)階段，交通運輸流量持續(xù)增加，如此有關(guān)的道路橋梁建設(shè)工作變得越來越重要，能夠看出道路橋梁的建設(shè)和交通系統(tǒng)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。在這種情況下，應(yīng)橋梁的整體性和橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能夠得到保障，設(shè)計人員應(yīng)正確設(shè)計橋梁的整體結(jié)構(gòu)，而且需要充分掌握道路橋梁的發(fā)展情況，使得道路橋梁結(jié)構(gòu)的連續(xù)性能夠得到保障。如此需要確保道路橋梁結(jié)構(gòu)在受力的情況下，受力面積增加，傳輸途徑也會減少，這樣能夠更好地保障道路橋梁的安全性。

2.5 綜合性原則

工作人員在設(shè)計道路橋梁結(jié)構(gòu)化時，需要進行充分分析，聯(lián)系相關(guān)建筑原材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計來進行分析，首先，需要充分掌握材料在道路橋梁結(jié)構(gòu)中的實際性能，在改善道路橋梁結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)正確選擇施工材料；第二點，需要充分掌握不同結(jié)構(gòu)的受力情況，而且需要聯(lián)系道路橋梁的道路橋梁結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)相關(guān)的結(jié)構(gòu)性目標，顯著提升道路橋梁的整體建設(shè)質(zhì)量，給人們的出現(xiàn)安全提供保障。

3 道路橋梁設(shè)計時期結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型構(gòu)建和計算方法的選擇

3.1 設(shè)計模型

在設(shè)置結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型的時候，需要選擇合理的方法來進行設(shè)置：第一種就是離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計就是改善道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)，把結(jié)構(gòu)的自由度轉(zhuǎn)換成有限的自由度，如此就需要充分地研究道路橋梁工程結(jié)構(gòu)的受力問題，保障研究的準確程度，改善研究的過程。第二種就是模型化結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種設(shè)計方法主要在力學角度來開展，在受力角度研究道路橋梁中的結(jié)構(gòu)受力情況，在設(shè)計結(jié)構(gòu)的時候，設(shè)計人員需要正確處理存在的矛盾，做到對結(jié)構(gòu)的模型化處理。不僅如此，這種設(shè)計方法也需要實現(xiàn)具體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，最主要的就是顯著提升整體的工作效率。第三種就是材料和荷載結(jié)構(gòu)化設(shè)計，這種設(shè)計方法就是充分使用道路橋梁的各種材料，實現(xiàn)對于道路橋梁結(jié)構(gòu)的模擬。通過對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的簡化，能夠顯著提升施工的效率。

3.2 確定計算方法

在進行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計時，需要正確選擇計算方法，其中涉及的計算方法包括：第一種就是圖解計算措施，這種方法是使用縱橫軸原理，把任何兩個變量當作橫軸以及縱軸的標準，聯(lián)系變量的變化情況在坐標系里面繪制圖形。其中變量的結(jié)合就是變量的含水不等式，借助合理的計算措施，可以掌握坐標系變量的約束區(qū)域，如此可以得到目標函數(shù)的等值線，進而得到最后的目標函數(shù)值。這種計算措施可以實現(xiàn)對于道路橋梁的二維結(jié)構(gòu)計算。第二種就是函數(shù)極值計算措施，這種計算措施就是把設(shè)計變量函數(shù)不等式當作等式，這樣可以掌握變量的實際情況，獲取到有關(guān)的函數(shù)極值。第三種是同態(tài)設(shè)計措施，這種設(shè)計措施和函數(shù)極值計算措施是相似的，并且能夠把函數(shù)不等式當作等式，如此能夠減小計算空間目標，計算效率，這種計算方法使用次數(shù)是比較高的。第四種是網(wǎng)絡(luò)搜索措施，這種計算方法就是把道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時期的設(shè)計問題變得網(wǎng)絡(luò)化，而且需要按照有關(guān)的規(guī)律來實現(xiàn)對變量的控制。在使用這種計算措施的時候，需要按照制定的順序來進行計算，如此也可以改善計算結(jié)果。

4 橋梁設(shè)計時期對于結(jié)構(gòu)化設(shè)計的使用

4.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計原則

在設(shè)計工作過程中，技術(shù)人員需要充分分析橋梁的承載能力，充分考慮截面形式。在施工過程中，會用到更多的材料，所以對材料質(zhì)量的要求相對較高，有必要優(yōu)先考慮性能更好、重量更輕的材料，可以顯著減輕橋梁的重量。在優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計者需要加強對橋梁結(jié)構(gòu)的研究，以保證橋梁結(jié)構(gòu)受力均勻，避免橋梁結(jié)構(gòu)不均勻，從而顯著提高橋梁的承載能力。設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)充分掌握各部分的特點。制定合理的方案，確保橋梁整體性能得到顯著提高。

4.2 道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用

4.2.1 在混凝土結(jié)構(gòu)化設(shè)計中的應(yīng)用

在橋梁設(shè)計的時候，混凝土結(jié)構(gòu)非常重要。 因此，應(yīng)優(yōu)化實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的合理性，提高混凝土的耐久性，減少疾病的發(fā)生，保證使用壽命。鋼筋混凝土是一種復合材料。在橋梁設(shè)計過程中，應(yīng)控制混凝土結(jié)構(gòu)的厚度，并動態(tài)控制開裂情況。同時，應(yīng)根據(jù)實際情況確定配筋率，以保證結(jié)構(gòu)的承載能力，減少結(jié)構(gòu)的自重，提高結(jié)構(gòu)的重量，增強其抗裂能力。

4.2.2 在防水結(jié)構(gòu)設(shè)計中的使用

當設(shè)計防水結(jié)構(gòu)的時候，需要分析整體水平，不僅要保證結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性，而且還應(yīng)充分考慮橋面鋪裝的物理特性，確保選擇合理的施工過程改善橋面鋪裝和負荷的平面度。因此，應(yīng)充分意識到防水結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的重要性。根據(jù)設(shè)計要求，選用延性較好、抗拉強度較高的施工材料，并結(jié)合先進的施工工藝，提高防水結(jié)構(gòu)的整體性。不僅如此，防水設(shè)施中還包括排水管道和集水管，需要合理布置，以保證防水設(shè)施的施工質(zhì)量，防止公路橋結(jié)構(gòu)和混凝土構(gòu)件的腐蝕和滲透，使得公路橋結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性是得到保障。

5 結(jié)語

總的來說，需要選擇合理的結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想以及設(shè)計措施，保障道路橋梁施工質(zhì)量，提升施工效率，使得道路橋梁施工能夠順利地完成。