結(jié)構(gòu)化設(shè)計在路橋設(shè)計中的應(yīng)用分析

陳元華 盧 森

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0 引言

作為國家的一項基礎(chǔ)項目，路橋的建設(shè)不僅可以方便人們的生活，對于提升我國的綜合經(jīng)濟水平，改善城鄉(xiāng)交通條件也同樣有著非常重要的意義。因此在路橋項目的設(shè)計上，應(yīng)該綜合實際情況，并對當?shù)氐慕煌l件以及地質(zhì)因素進行分析，采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法不斷提升設(shè)計水平。

1 路橋設(shè)計與結(jié)構(gòu)化設(shè)計的分析

路橋設(shè)計過程中要綜合考慮各方面因素，如橋梁布置、結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、材料選擇等內(nèi)容，保證路橋設(shè)計方案的可行性。還應(yīng)該及時對路橋的結(jié)構(gòu)和力學特性原理進行分析，并結(jié)合實際情況進行相應(yīng)的修改。通過這種設(shè)計方式不斷提升設(shè)計方案的可行性和安全性，但在實際操作中這種方式并不能實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計，因此在實際上還應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)化設(shè)計的方法。

所謂結(jié)構(gòu)化設(shè)計，具體指的是設(shè)計人員全面考慮各類設(shè)計因素，并選擇結(jié)構(gòu)化與模塊化的形式推進教學設(shè)計，直接將路橋設(shè)計方案分成數(shù)個獨立的具有單一功能的模塊。路橋設(shè)計時完成總體設(shè)計后，開始進行分塊設(shè)計，實現(xiàn)對各部分設(shè)計的細化處理。在路橋工程設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法可以大大提升橋梁工程的安全性，一定程度延長路橋使用壽命，大幅度提升橋梁工程經(jīng)濟效益。

2 路橋結(jié)構(gòu)化設(shè)計解法與模塊設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法的主要解法

2.2.1 極值求解法

主要是通過構(gòu)建函數(shù)關(guān)系，并利用約束不等式對等式進行求解的過程。具體應(yīng)該做好目標函數(shù)中的變量消除工作，通過簡化目標函數(shù)，求出函數(shù)的最大值和最小值，為設(shè)計的下一步工作提供理論數(shù)據(jù)。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)搜索法

網(wǎng)絡(luò)搜索法建立在計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計時總體指導思想就是，利用網(wǎng)格方式劃分問題的固定區(qū)域，并選擇網(wǎng)絡(luò)規(guī)律性特點選擇到最佳的網(wǎng)絡(luò)點。路橋設(shè)計時利用網(wǎng)絡(luò)搜索法，要提前固定變量，驗算變量時根據(jù)自小到大的順序，驗算時要保證網(wǎng)絡(luò)點的約束條件，選擇的網(wǎng)格點滿足目標函數(shù)的需求，達成提出函數(shù)最優(yōu)值得目的。

2.2.3 圖解法

圖解法坐標軸選擇設(shè)計變量為縱坐標，橫坐標則選擇另一個變量，并將相關(guān)聯(lián)的曲線圖繪制出來，在坐標圖上找到相應(yīng)的約束區(qū)間，并通過繪制目標函數(shù)的等值線，最終在外邊緣的切線處求出目標函數(shù)值。這種方式對于二維結(jié)構(gòu)設(shè)計有著非常重要的應(yīng)用，隨著變量的增多這種方式將變得復雜不再適用。

2.2 路橋模塊設(shè)計分析

2.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)模型化分析

設(shè)計路橋方案時，要對路橋項目內(nèi)在力學關(guān)系利用物理學力學原理進行分析，保證整個受力結(jié)構(gòu)的合理性，并提出針對性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略，順利完成結(jié)構(gòu)模型化的目的。從而提升設(shè)計的具體性，為橋梁結(jié)構(gòu)化工作的順利推進提出科學的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2.2 材料選擇與結(jié)構(gòu)荷載

路橋結(jié)構(gòu)化設(shè)計過程中，需要預(yù)先選擇假設(shè)方式對材料進行處理，具體措施為：假設(shè)材料彈性與塑性處于理想狀態(tài)，并借助現(xiàn)有參數(shù)測試材料的荷載與自由度，考慮到部分參數(shù)本身為解析式，因此在結(jié)構(gòu)化設(shè)計中可以簡化計算，這種方式對于施工前的總體設(shè)計具有一定的幫助。

2.2.3 離散化結(jié)構(gòu)

開展路橋工程設(shè)計時，要考慮實際因素進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并實現(xiàn)自由度由無限向有限轉(zhuǎn)變。可以從整體角度出發(fā)，將整個橋梁結(jié)構(gòu)劃分成數(shù)個有限的區(qū)間部分，實現(xiàn)離散化處理整體結(jié)構(gòu)的目的。同時對模型計算時，需要考慮到橋梁實際情況，對比模型與實際情況的契合度，因此計算模型的選擇時結(jié)構(gòu)化設(shè)計中需要格外注意的部分。同時還應(yīng)該充分對橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計進行分析，通過對比實際，不斷優(yōu)化設(shè)計水平。

3 路橋設(shè)計中結(jié)構(gòu)化設(shè)計質(zhì)量控制措施

3.1 路橋防水設(shè)計質(zhì)量控制

路橋使用壽命直接受到滲水問題的影響，要重視路橋防水設(shè)計工作。通常情況下要選擇合適的防水層，一般選擇成本合適且防水效果的混凈土材料，可以依據(jù)實現(xiàn)情況選擇鋼筋材料使用，入鋼筋網(wǎng)，減少施工以后裂紋的出現(xiàn)。還可以選擇符合纖維結(jié)構(gòu)的混凝土，并混合水泥、滲透結(jié)晶材料，從而提升防水效果。在路橋項目的防水設(shè)計中應(yīng)該實現(xiàn)以下幾個目標：

第一，路面具有較好的粘結(jié)性，沒有出現(xiàn)起皮和脫落等現(xiàn)象；第二，混凝土需要與路面鋪裝情況統(tǒng)一；第三，綜合結(jié)構(gòu)應(yīng)該具備一定的抗性強度以及延展性；第四，需要重視排水管道的設(shè)計，并保證管道的施工工藝水平。

3.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在路橋混凝土施工中的應(yīng)用

鋼筋混凝土材料作為路橋工程中最常用的一種復合型建筑材料，在路橋施工中需要在其上層鋪設(shè)一定的保護層，從而對鋼筋進行保護，避免出現(xiàn)腐蝕情況，不斷增加結(jié)構(gòu)的耐性和安全性參數(shù)。在具體的施工中，需要嚴格按照國家的有關(guān)規(guī)定，控制好保護層的厚度?；炷恋哪途眯栽O(shè)計標準與施工質(zhì)量息息相關(guān)，與橋梁的施工時間有很大關(guān)系?；炷恋膽?yīng)用需要重視配比等參數(shù)，不斷提升使用壽命。

3.3 混凝土澆筑施工質(zhì)量控制

3.3.1 模擬砼的荷載分布情況

過分析極端、工程彎矩、剪力與實際的彎矩和剪力，對相應(yīng)的電位進行布置，并將相應(yīng)的預(yù)埋點對應(yīng)連接。大體積混凝土澆筑施工，必須對澆筑層的厚度進行控制，控制分為三個部分，即所有類型的澆筑層厚度都需要根據(jù)混凝土和易性、振搗器振搗深度來進行初步設(shè)定；針對泵送混凝土，其澆筑攤鋪厚度不可超過 600m m（常規(guī)要求，如有特殊情況可以根據(jù)實際條件更改）；針對非泵送混凝土，其澆筑攤鋪厚度不可超過 400m m（常規(guī)要求，如有特殊情況可以根據(jù)實際條件更改）。

3.3.2 分配梁進行安裝

為了優(yōu)化鋼絞線的受力結(jié)構(gòu)，確保支架的受力情況，需要結(jié)合工程實際，采用2 根I20 工字鋼作分配梁，并利用吊車將相應(yīng)的設(shè)備配置到位。

3.3.3 安裝鋼絞線

通過對長度的計算，嚴格按照工藝標準對鋼絞線進行下料、盤束處理，及時安裝到支架上，利用人工作業(yè)的方式將鋼絞線分配到相應(yīng)位置，完成相關(guān)工作后，錨具和夾片錨固與分配梁上。

3.3.4 上下端的錨固處理

在鋼絞線按照工程計劃安放到位后，在上端充分將錨具和夾片進行固定，在下端需要結(jié)合前期施工流程，及時與預(yù)埋在承臺上的鋼絞線進行連接，完成后做好鋼絞線的張拉工作，鋼絞線的現(xiàn)場安裝錨固如圖2所示。

3.3.5 張拉鋼絞線

利用液壓千斤頂在支架的頂面進行單端張拉，并在鋼管的各個支撐點、支墩跨中處設(shè)置觀測點，并設(shè)置好觀測點，分為四級加載，逐漸完成。對于縱向加載，需要從選定的支點處均勻布置，在橫向加載時，需要從結(jié)構(gòu)的中心線兩側(cè)對稱布置，同時嚴格按照既定的時間間隔進行觀測。

4 結(jié)語

綜上所述，路橋設(shè)計在很大程度上決定工程的質(zhì)量和安全運營。而在路橋工程項目中通過應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方式可以通過對綜合因素的考量，自上而下進行拆解分析，并利用高科技手段加以輔助，對于不斷提升路橋設(shè)計水平意義重大。