結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

羅偉

【摘 要】結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是指實(shí)現(xiàn)道路橋梁的設(shè)計(jì)形式豐富化，并對(duì)設(shè)計(jì)方案的構(gòu)圖形式進(jìn)行統(tǒng)一化整理，使其更加具備結(jié)構(gòu)化、整體化的特征。結(jié)構(gòu)化比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，可以更好地滿(mǎn)足道路橋梁的輕量化、整體化以及防水性等的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)盡可能地使得道路橋梁的設(shè)計(jì)和建設(shè)更加經(jīng)濟(jì)化、科學(xué)化，以更好地發(fā)揮出道路橋梁的作用。論文首先闡述了道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的原則以及計(jì)算方法，并重點(diǎn)討論了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁中的具體應(yīng)用，從而促使道路橋梁能夠在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用發(fā)展中獲得更加優(yōu)質(zhì)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)道路橋梁的設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

【Abstract】Structural design means to enrich the design forms of roads and bridges， and to unify the composition forms of the design schemes， so as to make it more structured and integrated. The advantages of structured design over traditional design is that it can better meet the design requirements of lightweight， integral and waterproof of the roads and bridges， and make the design and construction of the road and bridge more economical and scientific as far as possible， so as to better play the role of roads and bridges. This paper firstly expounds the principles and calculation methods of structural design of roads and bridges， and mainly discusses the specific application of structural design in roads and bridges， so as to promote the road and bridge can be constructed with higher quality in the application and development of structured design， and realize the design innovation of roads and bridges.

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)；道路橋梁設(shè)計(jì)；應(yīng)用分析

【Keywords】 structural design； roads and bridges design； application analysis

【中圖分類(lèi)號(hào)】U455.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）02-0123-02

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)于道路橋梁的建設(shè)也起到了非常重要的作用。而其結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵守相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，如經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性、整體性等。本文著重分析了道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的原則、計(jì)算方法及其應(yīng)用。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁中的應(yīng)用原則

2.1 科學(xué)性原則

科學(xué)性原則是指，合理選擇橋梁結(jié)構(gòu)及橋梁橫面的配置，從而保證橋梁的有效性和科學(xué)性。同時(shí)，在保證橋梁的質(zhì)量的前提下，對(duì)道路橋梁的材料及各種形式進(jìn)行優(yōu)化，以降低橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)自身重量的承受力，促使橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)優(yōu)質(zhì)化建設(shè)，延長(zhǎng)了其使用年限，更好地保證人們的出行安全。

2.2 簡(jiǎn)約化原則

簡(jiǎn)約化原則是指對(duì)道路橋梁的實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)行路徑優(yōu)化，通過(guò)更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的傳遞，從而分散橋梁結(jié)構(gòu)承擔(dān)的重量，提高橋梁的強(qiáng)度。目前，簡(jiǎn)約化設(shè)計(jì)是道路橋梁設(shè)計(jì)中的重要目標(biāo)之一，其既能夠有效提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也能有效節(jié)約施工材料，并且能夠提高施工的效率。

2.3 連續(xù)性原則

道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的連續(xù)性原則是指通過(guò)滿(mǎn)足橋梁的連續(xù)性設(shè)計(jì)，使橋梁的整體性特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)最大化，從而實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并有效縮短橋梁傳遞中的受力途徑。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)遵守連續(xù)性原則，既能夠有效降低建筑成本，節(jié)約建筑材料，還能夠更好地完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，并且有利于橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其穩(wěn)定性的提升。

2.4 綜合性原則

綜合性原則是指充分將材料和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行整合。第一，橋梁結(jié)構(gòu)的不同，位置的作用不同，所需的材料也就有所不同，在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)的同時(shí)，充分考慮具體位置所需的材料特性，選擇合適的建筑材料，才能夠充分發(fā)揮出材料的最佳性能，實(shí)現(xiàn)道路橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。第二，道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，不同結(jié)構(gòu)的形狀導(dǎo)致其受力特點(diǎn)也存在差異。因此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以有針對(duì)性地進(jìn)行施工，從而盡可能地完成降低橋梁自身承重力和結(jié)構(gòu)受力均勻的目標(biāo)，從而保證建筑的質(zhì)量和人們的出行安全。

2.5 整體性原則

整體性原則是指，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，充分了解其具體特征及相關(guān)優(yōu)勢(shì)，使得各個(gè)特征和優(yōu)勢(shì)都能達(dá)到最大程度發(fā)揮。因此，應(yīng)當(dāng)在道路橋梁結(jié)構(gòu)處于各種極限條件下，保證其滿(mǎn)足整體性和安全性的要求，實(shí)現(xiàn)橋梁承重力的增長(zhǎng)[1]。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為普遍的計(jì)算方法

3.1 圖解法

圖解法是指通過(guò)建立坐標(biāo)系，建立結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)變量的坐標(biāo)系圖形，再結(jié)合變量的函數(shù)不等式，獲得兩個(gè)變量在坐標(biāo)系中的約束區(qū)域，最后作出目標(biāo)函數(shù)的等值線，確定切點(diǎn)，以得到相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值[2]。其中，橫縱坐標(biāo)分別為結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的兩個(gè)變量。

3.2 函數(shù)極值求解法

我們?cè)诟叩葦?shù)學(xué)中曾學(xué)過(guò)函數(shù)極值求解法，函數(shù)極值的求解就是指在計(jì)算過(guò)程中將設(shè)計(jì)變量的約束不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁剑⑼ㄟ^(guò)一定的變換形式實(shí)現(xiàn)變量的消除，從而使得目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)函數(shù)，最終求得函數(shù)的極值。該值能夠給道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的后續(xù)施工提供重要的數(shù)據(jù)參考，在各類(lèi)道路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依然具有重要的應(yīng)用意義。

3.3 網(wǎng)絡(luò)搜索法

網(wǎng)絡(luò)搜索法在道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用歷史十分悠久，其在應(yīng)用方面比上述方法更為直觀，能夠合理劃分設(shè)計(jì)的范圍問(wèn)題，使其形成數(shù)個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，而這些網(wǎng)格點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)著一個(gè)相應(yīng)的設(shè)計(jì)，使得搜索能夠遵從一定的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)逐個(gè)搜索，不錯(cuò)漏任何一種，以在繁雜的道路橋梁設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的解決辦法。但是網(wǎng)絡(luò)搜索法也存在部分缺點(diǎn)，如計(jì)算較為麻煩等。網(wǎng)絡(luò)搜索法的實(shí)用性比其限制性更加優(yōu)越，因此在現(xiàn)階段依然廣泛應(yīng)用于道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)之中。

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

4.1 遵守道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的相應(yīng)原則

第一，需要對(duì)道路橋梁的截面形式進(jìn)行選擇。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視分析橋梁結(jié)構(gòu)的承重情況，并得出具體數(shù)值，再基于此選擇合適的截面形式。在這個(gè)過(guò)程中，由于建筑工程施工材料種類(lèi)眾多，若是選擇了不合理的建筑材料，將會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)自身的負(fù)荷較大，對(duì)于維持橋梁的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。因此，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合實(shí)際需求，在保證建筑質(zhì)量安全的前提下盡可能選擇具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)性能的輕質(zhì)截面形式，并通過(guò)多樣化的設(shè)計(jì)，降低橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)自身重量的承受力。第二，保證結(jié)構(gòu)連續(xù)性和支撐力協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和支撐力均勻分布，以防止部分重要位置出現(xiàn)局部壓力較大的情況，從而導(dǎo)致橋梁質(zhì)量得不到保障。除此之外，道路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還需要結(jié)合其各個(gè)部位的特殊性，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的制定，從而更好地保障橋梁結(jié)構(gòu)各部位的優(yōu)異性能，提高橋梁的使用年限。

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

4.2.1 道路橋梁防水設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

道路橋梁通常都是露天使用的，所以道路橋梁防水設(shè)計(jì)是最為重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)，道路橋梁的使用年限和質(zhì)量安全與其防水設(shè)計(jì)也密切相關(guān)。若是道路橋梁在陰雨天無(wú)法順利排水，會(huì)導(dǎo)致大量的雨水在橋梁路面上聚集，不僅會(huì)給行人的出行帶來(lái)不便，還會(huì)侵入橋梁內(nèi)部并對(duì)其進(jìn)行腐蝕，從而導(dǎo)致橋梁存在安全隱患。因此，設(shè)計(jì)人員需要提高對(duì)道路橋梁防水設(shè)計(jì)的重視，通過(guò)選擇高質(zhì)量的施工材料（如復(fù)合纖維混凝土），并將其科學(xué)用于防水層之中，實(shí)現(xiàn)道路橋梁防水性能的進(jìn)一步提升。還可以在混凝土施工時(shí)將鋼筋網(wǎng)添入其中，以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，防止其出現(xiàn)開(kāi)裂造成雨水滲入。另外，道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將橋梁路面及混凝土視為一個(gè)整體，便于進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而提高道路橋梁的黏結(jié)性和延展性，提高其抗拉強(qiáng)度，防止出現(xiàn)脫落等現(xiàn)象，以延長(zhǎng)道路橋梁使用年限，保證行人出行安全[3]。

4.2.2 混凝土施工方面結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

混凝土施工的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)其性質(zhì)及施工特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以提高鋼筋混凝土的應(yīng)用效果。眾所周知，鋼筋混凝土屬于復(fù)合型材料，可以通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到大風(fēng)、暴雨、暴雪等的影響。合理控制混凝土配合比并進(jìn)行科學(xué)攪拌，在提高混凝土耐久性、避免病害方面具有重要作用[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)于提升我國(guó)道路交通安全至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)人員在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合道路橋梁工程建設(shè)區(qū)域的具體情況，添加適量的構(gòu)造配筋，以防止混凝土出現(xiàn)裂縫，從而更好地避免內(nèi)部混凝土遭受腐蝕，影響道路橋梁的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】陳衛(wèi)健.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的實(shí)踐淺析[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2017（10）：148+150.

【3】胡啟榮，孫建國(guó).結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（12）：33.

【4】謝曉亮.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].智能城市，2017，3（01）：85+87.