道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

范 忠 圓

(太原市華路達(dá)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山西 太原 030012)

1 概述

近年來，我國交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展迅速，道路橋梁施工建設(shè)越來越多，作為我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其建設(shè)質(zhì)量的好壞對(duì)城市乃至整個(gè)社會(huì)的發(fā)展都有著至關(guān)重要的作用。在道路橋梁施工工程中，前期設(shè)計(jì)工作發(fā)揮著決定性的作用，只有具有一套科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，才能從根本上保證工程的施工效率和施工質(zhì)量，因此相關(guān)部門以及相關(guān)工作人員應(yīng)該高度重視道路橋梁工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，進(jìn)而不斷提高道路橋梁工程的整體質(zhì)量。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念及發(fā)展

在滿足建設(shè)單位預(yù)期目標(biāo)、按時(shí)完成工程建設(shè)的前提下，對(duì)工程各部分細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的過程稱之為道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是在市場經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下發(fā)展出的一種新型設(shè)計(jì)理念，它對(duì)設(shè)計(jì)者的要求也相對(duì)較高：不僅要有扎實(shí)豐厚的路橋理論基礎(chǔ)，還要有一定的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，能夠在具體的工程中根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和環(huán)境情況對(duì)具體的工程進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上節(jié)約工程成本，縮短工程期限。

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念最早被西方學(xué)者應(yīng)用在航空科技等先進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域中，直到二十世紀(jì)七八十年代才逐漸被引入到社會(huì)工程建設(shè)中，經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于建筑工程、道路橋梁工程中。

3 道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的必要性及可行性

3.1 道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的必要性

通常來說，設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)制定出初始的設(shè)計(jì)方案，包括建筑材料的選擇，工程總體結(jié)構(gòu)布局，工程的制造工藝以及工程各個(gè)部件的尺寸大小等，進(jìn)行初始方案設(shè)計(jì)后要對(duì)工程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，最后是進(jìn)行力學(xué)分析檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的整體可行性。這種傳統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)方法僅僅能檢測出方案的可行性，但無法做到使設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)化，無法更好的滿足道路橋梁工程的日益發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)方案中的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)顯得越來越重要，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是一種自上向下細(xì)化、模塊化和程序化的設(shè)計(jì)技術(shù)，它的主要設(shè)計(jì)思想是將工程劃分為功能單一且相互獨(dú)立的不同模塊。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)主要可以分為詳細(xì)設(shè)計(jì)和概要設(shè)計(jì)，它不僅是道路橋梁設(shè)計(jì)發(fā)展需求的產(chǎn)物更是道路橋梁設(shè)計(jì)中的最優(yōu)方法。

3.2 道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的可行性

提升道路橋梁設(shè)計(jì)的可行性是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)之一，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析總結(jié)并進(jìn)行綜合處理后的結(jié)果。在道路橋梁設(shè)計(jì)過程中，采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的原因主要有兩點(diǎn)：第一能夠保證道路橋梁的工程質(zhì)量，第二能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)工程中的各種安全質(zhì)量問題并進(jìn)行相應(yīng)的處理。為了提升結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的可行度，我們可以重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)構(gòu)件的荷載和承受力，即在設(shè)計(jì)時(shí)必須使這兩點(diǎn)滿足相關(guān)要求，這樣不僅能提高道路橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還能提升其整體性能。此外在進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合工程的實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)的安全性和合理性進(jìn)行分析，從而提升道路橋梁的安全性能。

4 道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則

1)科學(xué)性原則。

道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)首先應(yīng)該符合科學(xué)性原則，即應(yīng)該對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，注意橫截面與道路橋梁結(jié)構(gòu)的配置；通過對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)位置的調(diào)整和其結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布的優(yōu)化，降低道路橋梁的整體重量，提升工程的結(jié)構(gòu)科學(xué)性。

2)簡約化原則。

道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡約化原則也是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡量用簡單的路徑使道路橋梁間的結(jié)構(gòu)力實(shí)現(xiàn)直接傳遞，這樣能夠使道路橋梁受到的負(fù)載能夠更好的平衡和分散。從另一方面來說，對(duì)道路橋梁進(jìn)行簡約化設(shè)計(jì)也能在一定程度上節(jié)約工程的施工材料、加快工程的施工效率。

3)連續(xù)性原則。

現(xiàn)階段的道橋設(shè)計(jì)，有工程自身重量和負(fù)載都越來越大的趨勢，因此為了保證道路橋梁結(jié)構(gòu)在受到強(qiáng)大外力時(shí)，能夠有效擴(kuò)大受力面積，縮短其受力傳遞路徑，就需要在其結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中注重道路橋梁的連續(xù)一體性。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意使其符合連續(xù)性原則。

4)統(tǒng)合性原則。

在對(duì)道路橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中必須要注意結(jié)構(gòu)和材料二者的統(tǒng)合性，即在道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分的考慮不同的材料在道橋工程中不同部位具有不同的性能和功用，這樣才能保證建筑材料能夠得到最充分、科學(xué)的應(yīng)用。另外還應(yīng)該根據(jù)道路橋梁不同的形狀、不同的功能進(jìn)行統(tǒng)合，以保證道路橋梁受力均衡穩(wěn)定。

5)整體性原則。

在進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分利用其設(shè)計(jì)優(yōu)勢保證道路橋梁工程的整體性，特別是要做好工程過載或者遇到特殊情況時(shí)的安全性設(shè)計(jì)。另外在提升工程承重力的同時(shí)，保持工程良好的整體性能夠有效降低工程的整體用料，在保證工程建設(shè)質(zhì)量的前提下，降低工程建設(shè)的施工成本。

5 道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)

5.1 防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，道路橋梁的使用時(shí)間和質(zhì)量都會(huì)受到其防水性能的影響，因此我們必須保證工程具有良好的防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。道橋的防水工程主要包括防水工作和排水工作，防水工作是對(duì)水澇的預(yù)防而排水工作則是對(duì)水澇的解決，如果道路橋梁工程的排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那么一旦遇到暴雨天氣，大量的雨水就會(huì)聚集在橋梁和路面上無法排出，如果持續(xù)時(shí)間較長，雨水就會(huì)透過道路和橋梁的表面滲入到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，對(duì)道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成侵蝕，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損壞。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該高度重視防水和排水系統(tǒng)，加強(qiáng)工程防水層的使用性能，在選用施工材料時(shí)，可以選擇質(zhì)量更好防水性能更高的施工材料，將其運(yùn)用到防水層中可以大大提高工程的防水性。此外，為了降低混凝土開裂概率，可以在混凝土施工過程中加入鋼筋網(wǎng)，這樣如果混凝土沒有裂縫自然雨水不會(huì)順利的進(jìn)入道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行道路橋梁防水層設(shè)計(jì)時(shí)，通常將混凝土設(shè)計(jì)和路面設(shè)計(jì)看做是一個(gè)整體設(shè)計(jì)，這樣一方面可以增強(qiáng)道路橋梁的粘結(jié)性，另一方面可以提升道路橋梁的延展性，大大降低雨水對(duì)路面和橋面的損害。

5.2 混凝土項(xiàng)目設(shè)計(jì)的應(yīng)用

首先可以適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)保護(hù)鋼筋的混凝土的厚度，眾所周知鋼筋混凝土是一種在道路橋梁建設(shè)施工工程中極為常見的復(fù)合型材料，為了提高建設(shè)工程的工程質(zhì)量可以通過加強(qiáng)對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)的方式得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行保護(hù)的主要目的是防止其在長時(shí)間的使用過程中受到腐蝕，進(jìn)而提升工程的安全度并延長工程的使用壽命。另外，混凝土耐久性能的高低也對(duì)道路橋梁的質(zhì)量和壽命有一定的影響，在施工中要想辦法提高混凝土的耐久性，但在實(shí)際操作中，一些施工單位為了追求更多的利潤，偷工減料現(xiàn)象嚴(yán)重，不僅影響了混凝土的耐久性還破壞了道路橋梁的整體布局。因此，在進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)要做好混凝土的拌合工作，保證混凝土的質(zhì)量進(jìn)而保證工程的施工質(zhì)量。

6 結(jié)語

隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，其建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，為了保證交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的安全適用性，必須采用新型結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。相信在施工人員和設(shè)計(jì)人員的共同努力下，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法在今后道路橋梁設(shè)計(jì)中能夠得到更廣泛的應(yīng)用。