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

胡師杰

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司天津分院， 300101）

0 引言：

為了適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)的快速發(fā)展，就必須加快我國的道路橋梁建設(shè)，而其設(shè)計(jì)的科學(xué)性和安全性深刻的影響著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，并不能滿足現(xiàn)階段道路橋梁建設(shè)的需求。因此需要應(yīng)用到結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式，以此來提升道路橋梁的承載能力，安全性，持久度等能力，最大限度的延長(zhǎng)其使用壽命，并降低遇到各種風(fēng)險(xiǎn)的概率。

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用意義

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是一種基于工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方式，通過科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)可以有效的提升工程的整體質(zhì)量，并且可以在一定程度上降低工程施工或是投入實(shí)際使用時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加快，道路橋梁建設(shè)的規(guī)模不斷增大，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式逐漸不能滿足現(xiàn)代化道路橋梁建設(shè)的需求，因此，及時(shí)地應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是十分有必要的。

傳統(tǒng)的道路橋梁建設(shè)的設(shè)計(jì)過程主要依據(jù)的是傳統(tǒng)的施工經(jīng)驗(yàn)，首先設(shè)計(jì)初步的施工方案，設(shè)計(jì)道路橋梁的要求尺寸，制造工藝，總體布置以及施工材料的選購等方案，然后再通過設(shè)計(jì)方案構(gòu)建模型，對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，力學(xué)分析，檢驗(yàn)實(shí)際投入使用時(shí)可以遇到的風(fēng)險(xiǎn)方案。但由于現(xiàn)階段可能遇到的問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往，且隨著我國交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，顯然傳統(tǒng)的道路橋梁設(shè)計(jì)方案并不能滿足現(xiàn)階段的需求。而因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案的不合理，也常常出現(xiàn)道路或橋梁開裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響著人們的生產(chǎn)生活安全。因此，現(xiàn)階段的道路橋梁設(shè)計(jì)需要加入更為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)者必須將能想到盡可能多未來可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，構(gòu)建更為合理的模型。通過應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念，能夠把道路橋梁設(shè)計(jì)方案盡可能細(xì)化，清晰的分出每一步的設(shè)計(jì)，化繁為簡(jiǎn)，化簡(jiǎn)為一，通過把一個(gè)十分巨大的的道路橋梁設(shè)計(jì)方案分成若干個(gè)小的，獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案。能夠讓設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)方案時(shí)更加清晰，更加容易自上而下進(jìn)行設(shè)計(jì)，一步步的設(shè)計(jì)出每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案，再通過總體設(shè)計(jì)理念把各個(gè)獨(dú)立單一的模塊進(jìn)行組合，形成該道路橋梁設(shè)計(jì)的整體方案。通過結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)不僅僅可以節(jié)省設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)方案時(shí)間，同時(shí)還可以有效的提升設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性，降低施工或投入實(shí)際應(yīng)用時(shí)的遇到事故的概率。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁中的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的精髓就在于能夠把一項(xiàng)十分巨大的功能模塊化，分成若干個(gè)小的工程方案，分成的小方案需要盡可能的小，單一，實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單的功能，并且盡可能的降低各個(gè)方案之間的耦合性，這時(shí)就可以同時(shí)對(duì)多個(gè)模塊方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，極大的提升了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)效率。并且由于各個(gè)功能模塊分的很細(xì)，其在設(shè)計(jì)方案時(shí)就可能考慮到更多的問題，這樣可以有效的降低未來建設(shè)施工或是投入實(shí)際應(yīng)用時(shí)遇到各種風(fēng)險(xiǎn)的概率。

道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)需要緊隨科學(xué)性原則、簡(jiǎn)約化原則、連續(xù)性原則、綜合性原則和整體性原則。

無論什么樣的功能，其在能夠執(zhí)行其功能的同時(shí)最為重要的就是它的安全性，而工程的安全性需要在設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性。因此在道路橋梁建設(shè)時(shí)需要合理的選擇道路橋梁結(jié)構(gòu)，提升其負(fù)載能力，降低未來的風(fēng)險(xiǎn)。

而簡(jiǎn)約化原則則是要求在設(shè)計(jì)道路橋梁設(shè)計(jì)方案時(shí)需要簡(jiǎn)化道路橋梁的受力方式和力的傳遞方式，能夠是道路橋梁分散承受壓力負(fù)荷。同時(shí)在選購施工材料是也應(yīng)該遵循簡(jiǎn)約化原則，在保證工程施工的要求時(shí)降低預(yù)算成本，并且提高施工效率，降低施工成本。

連續(xù)性原則則是要求道路橋梁在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該充分的考慮到未來可能需要承載更多的車輛，其受力會(huì)逐步增大。因此在這種情況下，可以通過優(yōu)化道路橋梁的受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選取更為優(yōu)質(zhì)的建設(shè)材料來提升道路橋梁的有效受力面積，并且可以縮短橋梁的傳遞力路徑。

綜合性原則要求方案設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建設(shè)方案時(shí)充分的考慮到選購的建設(shè)材料和構(gòu)建結(jié)構(gòu)之間的兼容性，充分的考慮到不同材料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能表現(xiàn)出的不同作用。通過綜合性原則可以最大限度的發(fā)揮施工材料的性能，甚至可以通過不同材料的組合應(yīng)用發(fā)揮出超越本身的性能。

由于結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想，在設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)該謹(jǐn)遵循整體性原則，在設(shè)計(jì)方案時(shí)由于是按照功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這時(shí)就需要考慮到以后組合方案時(shí)的要求，各個(gè)模塊需要能夠良好的組合到一起，功能之間不能存在互斥現(xiàn)象，需要所有模塊緊密的聯(lián)系到一起。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)以及注意事項(xiàng)

基于結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中表現(xiàn)的優(yōu)越性，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想在道路橋梁設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

設(shè)計(jì)道路橋梁模型是分析其受力結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。通過構(gòu)建科學(xué)合理的模型，才能更好的分析其受力情況，設(shè)計(jì)出更為優(yōu)秀的道路橋梁建設(shè)方案。而通常構(gòu)建模型主要通過離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料與負(fù)荷結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)組成。

離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以將道路橋梁從一個(gè)整體結(jié)構(gòu)細(xì)化，將道路橋梁錯(cuò)綜復(fù)雜的受力簡(jiǎn)化成若干種簡(jiǎn)單的受力分析。進(jìn)而可以使設(shè)計(jì)人員更為清晰的分析道路橋梁的受力情況，提高設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。模型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過分析道路橋梁的受力情況，設(shè)計(jì)更為合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)受力負(fù)載能力。而材料與負(fù)荷結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，是經(jīng)過實(shí)際中不同角度進(jìn)行分析，簡(jiǎn)化模型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，保證能夠完成道路橋梁的職能前提下，選取更為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模型，降低施工難度。

現(xiàn)階段，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)常常應(yīng)用于道路橋梁防水施工，道路橋梁防崩施工，道路橋梁混凝土施工等，道路橋梁加固施工設(shè)計(jì)中。

在設(shè)計(jì)道路橋梁防水方案中，選購的采用通常是密實(shí)性更佳的混凝土材料。為了防止雨水腐蝕道路橋梁，使道路橋梁在投入實(shí)際使用后出現(xiàn)裂紋，混凝土材料需要能夠確保路面的粘結(jié)性，不能是道路出現(xiàn)起皮現(xiàn)象。在施工時(shí)，道路橋梁的路面需要表現(xiàn)出良好的抗壓，延展，抗拉性，防止雨水滲透到橋面下的鋼筋結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

在設(shè)計(jì)道路橋梁混凝土施工方案中需要考慮到混凝土的厚度，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上層鋪設(shè)防腐蝕保護(hù)層，防止鋼筋被外界環(huán)境腐蝕，從而提升道路橋梁的整體耐久性和安全性。

在設(shè)計(jì)道路橋梁加固施工中需要施工人員充分了解橋梁的結(jié)構(gòu)，選用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)與優(yōu)化方案，降低鋼筋混凝土的負(fù)載力，增加道路橋梁的使用壽命。

道路橋梁防崩技術(shù)施工方案中需要合理的測(cè)量計(jì)算出欲拋的高度，并且，在施工過程中需要在橋梁管道與混凝土結(jié)構(gòu)之間留有一定的間隙。

4 小結(jié)

總而言之，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想的優(yōu)越性可以在我國道路橋梁建設(shè)中發(fā)揮出良好的性能。通過在道路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想可以有效的提高道路橋梁的可靠度，安全性，可以更好的發(fā)揮道路橋梁建設(shè)在我國現(xiàn)代化建設(shè)中的重要作用。