橋梁設(shè)計中的結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計研究

劉高峰

荊州市五維公路勘察設(shè)計有限公司 湖北 荊州 434000

經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進步和建設(shè)，橋梁工程受到了人們的廣泛關(guān)注和重視。為了保證橋梁設(shè)計穩(wěn)定性得到提升，需要結(jié)合目前結(jié)構(gòu)化設(shè)計理念，對橋梁設(shè)計方案進行不斷完善和優(yōu)化，這樣才能夠保證測量設(shè)計質(zhì)量的提升，以此來推動橋梁工程行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。但是現(xiàn)階段其仍然存在很多問題，對于橋梁穩(wěn)定性以及安全性會受到影響，所以在整個橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)，要將結(jié)構(gòu)化設(shè)計作為其中的重中之重，以結(jié)構(gòu)化設(shè)計方案為基礎(chǔ)，為橋梁施工穩(wěn)定性和可靠性提供保證。

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

結(jié)構(gòu)化設(shè)計的根本目的是為了促使道路橋梁在設(shè)計時的形式具有一定豐富化特點，結(jié)合目前現(xiàn)有設(shè)計方案中的要求，對現(xiàn)有構(gòu)圖形式進行統(tǒng)一有效整理，這樣不僅有利于實現(xiàn)橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)化，而且對于我國道路交通行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展也可以提供可靠依據(jù)作為支持。施工人員在整個橋梁設(shè)計中，結(jié)合實際要求對方案進行編制和落實，對材料以及技術(shù)等進行合理選擇，同時對施工周期進行確定，這樣才能夠為橋梁設(shè)自己的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)[1]。在整個結(jié)構(gòu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，針對橋梁工程項目的建設(shè)時，對力學(xué)模擬試驗進行有效推進，促使現(xiàn)有技術(shù)措施能夠得到完整實施，這樣才能夠保證橋梁工程項目在建設(shè)時的整體質(zhì)量得到提升。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在橋梁設(shè)計中應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則

2.1 科學(xué)性原則

在整個橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)要保證結(jié)構(gòu)科學(xué)合理配置，這樣才能夠為后續(xù)設(shè)計工作的全面有序開展打下良好基礎(chǔ)，不會對橋梁結(jié)構(gòu)帶來任何不良影響的同時，可以實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)位置適當(dāng)調(diào)整，這樣才能夠促使橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出最優(yōu)化狀態(tài)。

2.2 簡約化以及整體化原則

在橋梁設(shè)計時要盡可能以簡約化為基礎(chǔ)，對設(shè)計路徑進行不斷簡化處理，促使結(jié)構(gòu)強度得到提升，盡可能減少各種不同類型材料的投入，這樣才能夠從多個角度出發(fā)，實現(xiàn)對成本的有效管控。對橋梁設(shè)計進行完善和優(yōu)化時，要對其自身各項優(yōu)勢特點進行合理利用，將其整體性設(shè)計原則體現(xiàn)出來[2]。特別是對于特殊路段橋梁來說，需要保證其設(shè)計以及施工過程能夠得到足夠關(guān)注和重視，為橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供保證，將橋梁整體角度作為出發(fā)點，促使橋梁結(jié)構(gòu)自身承受性能得到有效提升。

2.3 綜合性原則

在橋梁設(shè)計時，可以對結(jié)構(gòu)化方法進行合理利用，通常將橋梁結(jié)構(gòu)以及材料等作為基礎(chǔ)展開綜合分析，對各種不同類型的材料具體實施比例等進行深入探究，保證材料選擇和利用的科學(xué)性和合理性。針對形狀或者是受力情況并不是很理想的橋梁，要保證可以實現(xiàn)重點分析，促使橋梁結(jié)構(gòu)具有一定合理性和可靠性，這樣才能夠保證設(shè)計效果可以達到預(yù)期要求。由于現(xiàn)階段公路工程建設(shè)以及正式運營時，交通量一直在不斷增加，橋梁自身需要承載的荷載也在不斷增加[3]。所以為了保證橋梁工程在建設(shè)時的整體性和穩(wěn)定性，對橋梁進行設(shè)計時，以結(jié)構(gòu)化方法進行設(shè)計，能夠?qū)嶋H要求作為出發(fā)點，促使強梁自身具有相對良好的連續(xù)性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)一體化操作。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計模型

3.1 模型化結(jié)構(gòu)

結(jié)合目前加了設(shè)計現(xiàn)狀展開深入分析時，模型化結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點內(nèi)容是指力學(xué)模型的構(gòu)建。在橋梁施工作業(yè)展開時，結(jié)構(gòu)在設(shè)計時具有穩(wěn)定性和可靠性，通常會將道路工程項目建設(shè)作為其中的核心要素，對數(shù)學(xué)模型進行科學(xué)合理構(gòu)建，將建模結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，這樣能夠針對橋梁施工中涉及到的諸多影響因素展開深入分析，盡可能避免在施工以及設(shè)計中出現(xiàn)嚴重的矛盾沖突，為建筑工程項目的全面有序開展打下良好基礎(chǔ)。在橋梁道路建設(shè)時，要根據(jù)實際情況對橋梁設(shè)計方案進行模擬，這樣能夠盡可能避免在施工時出現(xiàn)各類問題，為橋梁工程模型化設(shè)計以及建設(shè)提供保證。

3.2 離散化結(jié)構(gòu)

根據(jù)目前橋梁設(shè)計中的基本特點以及要求，在整個離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，要將橋梁設(shè)計以及施工融為一體，從多個角度出發(fā)，多個施工個體相互之間能夠?qū)崿F(xiàn)高效整合，為橋梁施工的穩(wěn)定性、可靠性提供保證。橋梁工程項目建設(shè)中，要保證施工作業(yè)整體過程得到及時有效的管理和控制，促使橋梁施工質(zhì)量能夠得到有效提升[4]。在整個橋梁施工作業(yè)實施過程中，設(shè)計人員需要意識到作業(yè)細節(jié)在其中的重要性，對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計以及現(xiàn)有施工質(zhì)量方案等進行高效整合，同時在實踐中對其進行完善和優(yōu)化，這樣不僅能夠保證橋梁設(shè)計結(jié)構(gòu)化水平得到提升，而且能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計中提出的一系列要求，為橋梁建筑施工質(zhì)量以及效率提升提供保證。

3.3 計算模型的簡化處理

橋梁設(shè)計中，為最大限度保證橋梁設(shè)計水平得到提升，為設(shè)計方案的有效性和針對性提供保證，需要將計算模型的簡化作為其中的核心要素。在整個簡化設(shè)計環(huán)節(jié)要對荷載以及原材料等展開綜合分析，為橋梁施工作業(yè)的有序開展提供保證，在簡化計算模型實施過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要針對目前各施工環(huán)節(jié)對材料的具體使用情況進行客觀分析，同時對項目設(shè)計參數(shù)進行確定，以相對比較高的模擬受力數(shù)據(jù)來實現(xiàn)高效整合[5]。在現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁在建設(shè)時的特點，對橋梁設(shè)計中涉及到的諸多不同影響因素展開深入分析，對整個橋梁設(shè)計流程進行不斷簡化處理，對現(xiàn)有諸多建筑材料進行合理利用，這樣才能夠為橋梁模型設(shè)計的準確性和有效性提供保證。

3.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計解法

3.4.1 圖解法

圖解法主要是指在結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法基礎(chǔ)上進行合理利用，也是目前橋梁設(shè)計中應(yīng)用相對廣泛的一種方法。其自身具有多樣性特點，在整個橋梁結(jié)構(gòu)框架建設(shè)時，普遍都會選擇利用圖解法。圖解法的橫坐標以及縱坐標分別為定量和另外的變量，對坐標數(shù)值進行確定之后，可以對曲線圖進行繪制。從上下邊緣區(qū)段進行有效分辨，在整個范圍內(nèi)可以對目標函數(shù)等相關(guān)值線進行準確有效繪制，同時能夠?qū)瘮?shù)等值線超出范圍的具體相切狀態(tài)進行確定。在端點取值方面可以以目標函數(shù)來進行妥善處理，比如在對具體的橋梁結(jié)構(gòu)框架斷面層，就可以直接利用圖解法進行有效繪制，混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要是以橋面板為主，其自身可以承受對應(yīng)的荷載。基于此，相互之間的銜接各橋板中，都可以從中獲取到對的雙層節(jié)點，其自身的重量為895kN的簡支梁構(gòu)件，類型為典型性混凝土結(jié)構(gòu)?；炷良虞d齡期為3d，同時截面的上層構(gòu)造厚度為18.9cm，在下層進行布置時，其對應(yīng)的簡支梁長度為17.9cm。

3.4.2 求解函數(shù)極值

在目前現(xiàn)有的處理步驟基礎(chǔ)上，橋梁結(jié)構(gòu)函數(shù)以轉(zhuǎn)化目標函數(shù)來獲得，同時可以對取值的具體范圍內(nèi)現(xiàn)有極值進行準確有效計算。在結(jié)構(gòu)化方法基礎(chǔ)上，橋梁設(shè)計中的最小值以及最大值可以從中獲取，為具體設(shè)計取值提供可靠依據(jù)作為支持。

3.4.3 同態(tài)設(shè)計求解

根據(jù)同一狀態(tài)下的設(shè)計模式，以等式的變更操作作為其中的主體，原本的設(shè)計空間可以實現(xiàn)有效縮短，但是在縮短到一定程度之后，設(shè)計空間可能會導(dǎo)致原本設(shè)計方案無法滿足實際要求[6]。所以必須要對同態(tài)設(shè)計求解給予足夠的關(guān)注和重視，雖然該方法在應(yīng)用時的缺點相對比較明顯，但是在實踐中，有利于提高計算速率，對設(shè)計難點等也可以起到良好的化解效果。

4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在橋梁設(shè)計中的具體應(yīng)用

4.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在防水設(shè)計中的應(yīng)用

針對目前橋梁設(shè)計中涉及到的諸多內(nèi)容展開深入分析時，在防水設(shè)計環(huán)節(jié)，為了從根本上保證項目在設(shè)計時的綜合質(zhì)量得到提升，體現(xiàn)出其自身整體價值，要將精細化方案設(shè)計以及編制作為其中的重中之重。現(xiàn)階段橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員要加強對防水工程項目的重視，結(jié)合目前橋梁工程項目在建設(shè)時的特點，對具有復(fù)合性特點的纖維混凝土進行選擇和利用，這樣才能夠保證建筑施工整體效果得到提升，盡可能避免在橋梁施工時出現(xiàn)各種不同類型問題。一般在整個防水設(shè)計環(huán)節(jié)，要想保證結(jié)構(gòu)化設(shè)計工作的全面有序開展，首先要做的一點是在實際工程設(shè)計開始之前，設(shè)計人員普遍都需要意識到結(jié)構(gòu)化設(shè)計在其中的重要性。對符合要求的設(shè)計體系進行構(gòu)建和落實，同時保證整個橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定穩(wěn)定性和可靠性，避免在橋梁施工中出現(xiàn)起皮或者脫落等一系列問題。在橋梁規(guī)范化設(shè)計時，要對具有綜合性特點的設(shè)計理念進行選擇和利用，根據(jù)橋梁設(shè)計要點以及流程等，促使橋梁設(shè)計防水價值能夠得到有效提升。其次在對整個設(shè)計流程進行最終確定時，要對混凝土施工中涉及到的一系列影響因素以及路面裝飾等展開統(tǒng)一有效處理，最大限度保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，其方案運維模式具有一定統(tǒng)一性，有利于保證橋梁設(shè)計水平得到提升。橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)真正意識到混凝土防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計在其中的重要性，對相關(guān)設(shè)計參數(shù)進行確定，以此來保證橋梁在設(shè)計時的整體質(zhì)量得到提升，避免出現(xiàn)橋梁設(shè)計參數(shù)不規(guī)范等諸多問題，為橋梁防水施工質(zhì)量提供保證。防水施工過程中，要加強泄水管道結(jié)構(gòu)的精細化管理，這樣不僅能夠提高施工的安全性和穩(wěn)定性，而且能夠滿足橋梁施工質(zhì)量等各方面的基本需求。

4.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在混凝土施工中的應(yīng)用

目前在橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)，為了最大限度保證橋梁設(shè)計水平得到提升，設(shè)計人員需要根據(jù)目前混凝土工程項目在建設(shè)時的特點，對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行完善和優(yōu)化，對其中涉及到的具體實施方案進行編制和落實，最大限度保證設(shè)計工作在實踐中的全面有序開展。在整個混凝土施工結(jié)構(gòu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，對其中涉及到的重點工作內(nèi)容給予關(guān)注和重視，將其直接放置在混凝土保護層設(shè)計環(huán)節(jié)，由于混凝土自身具有一定復(fù)合性特，是橋梁中不可或缺的材料之一，所以必須要嚴格按照具體的標準要求對材料進行制備，這樣才能夠保證橋梁結(jié)構(gòu)在施工時具有安全性和穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)各種不同類型的腐蝕問題。橋梁工程項目在建設(shè)，為保證混凝土整體質(zhì)量得到有效提升，在橋梁施工時為了最大限度保證混凝土施工具有一定穩(wěn)定性和可靠性，需要將耐久性的基本設(shè)計標準放在重要位置上，促使項目整體使用價值得到提升。設(shè)計人員還要對分析評價機制進行編制和落實，保證該機制能夠真正有效落實到實處，這樣才能夠促使混凝土質(zhì)量得到提升，為橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計時的有效性提供保證。

4.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在防崩施工中的應(yīng)用

對目前橋梁施工現(xiàn)狀展開深入分析時，防崩技術(shù)在其中的應(yīng)用可以被看作是道路橋梁在建設(shè)時的重中之重。防崩施工中對結(jié)構(gòu)化設(shè)計理念的利用，要對工程中的預(yù)拋高度進行準確有效計算，盡可能避免工程項目在調(diào)整時對橋梁施工進度帶來不良影響。在整個橋梁合龍段設(shè)計環(huán)節(jié)，要將其高度差進行有效控制，一般控制在2~3cm范圍之內(nèi)即可，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對整體施工質(zhì)量的有效管理和控制。鋼筋加固施工中，為了保證箍筋焊接閉合具有一定有效性和可靠性，需要對骨架進行固定處理，盡可能避免在橋梁底板出現(xiàn)嚴重的崩裂問題，促使橋梁施工整體質(zhì)量得到有效提升。在橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)，最大限度保證路橋管道以及混凝土相互之間的連接具有一定可靠性，需要以結(jié)構(gòu)化設(shè)計為基礎(chǔ)，實現(xiàn)防崩施工的根本目的，為橋梁設(shè)計的針對性和可靠性提供保證。

4.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在橋梁加固施工中的應(yīng)用

橋梁設(shè)計中要將結(jié)構(gòu)化設(shè)計作為其中的核心組成部分，對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀進行及時有效總結(jié)，保證外預(yù)應(yīng)力加固及墻面加工設(shè)計的有效性和針對性，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計水平提升，保證施工人員在具體作業(yè)開展之前，對設(shè)計工作中的重點內(nèi)容進行掌握和了解。以橋梁道路作業(yè)現(xiàn)狀以及結(jié)構(gòu)等作為基礎(chǔ)，根據(jù)目前施工方案中提出的要求，對加固方法進行選擇和利用，促使整個作業(yè)流程具有一定穩(wěn)定性，以此來推動橋梁建筑工程項目的長效穩(wěn)定發(fā)展。

4.5 實例分析

為提高本文研究的實踐應(yīng)用價值，將某高速公路連續(xù)剛構(gòu)大橋作為分析對象，該橋梁的全長為1525m，同時最大跨徑為132m。該橋梁工程項目在設(shè)計和建設(shè)時，普遍都會選擇利用結(jié)構(gòu)化的方式，同時對BSAPRER軟件進行合理利用，可以對橋梁結(jié)構(gòu)涉及到的諸多數(shù)據(jù)信息進行準確有效的錄入、分析以及加工處理?；诖耍梢詫崿F(xiàn)對橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)化應(yīng)用，該設(shè)計應(yīng)用后可以取得良好的社會以及經(jīng)濟效益。由此可以看出，結(jié)構(gòu)化方法在橋梁設(shè)計中具有非常重要的應(yīng)用價值。特別是在軟件具體應(yīng)用中，設(shè)計人員可以以其自身提供出來的一系列結(jié)構(gòu)計算功能，對用戶輸入、確定的參數(shù)數(shù)據(jù)等進行準確有效的計算和分析，整個過程可以同步顯示其自身的計算進度，對現(xiàn)有基本數(shù)據(jù)進行填寫，自動化操作整個計算過程，為計算結(jié)果的精準度提供保證。

5 結(jié)語

結(jié)構(gòu)化方法在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的合理利用，具有實質(zhì)性意義，結(jié)合現(xiàn)有科學(xué)、簡約等基本原則，對模型進行合理的構(gòu)建，對計算模型以及涉及到的設(shè)計解法等相關(guān)內(nèi)容進行詳細分析。嚴格按照規(guī)范化的流程和標準要求進行合理利用，不僅有利于將結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法在其中的應(yīng)用優(yōu)勢特點充分發(fā)揮出來，而且還可以保證橋梁設(shè)計水平得到有效提升。