探索道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

高智軍

摘要： 道路橋梁工程項(xiàng)目是我國(guó)主要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，其建設(shè)質(zhì)量以及應(yīng)用的可靠性直接關(guān)系著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。從當(dāng)前道路橋梁設(shè)計(jì)活動(dòng)來(lái)看，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)道路橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量和整體水平產(chǎn)生重要影響，因此，必須要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁中的應(yīng)用，明確相關(guān)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)規(guī)范，合理控制設(shè)計(jì)過(guò)程中的不確定性因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，從而提升道路橋梁的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及適用性。

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

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用的必要性

在過(guò)去的道路橋梁建設(shè)模式中，設(shè)計(jì)流程的起始環(huán)節(jié)是完成初始方案的設(shè)定，這一過(guò)程的主要參考依據(jù)是以往的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，涵蓋了材料選用、總體布置、工藝流程、結(jié)構(gòu)尺寸等多種要素，在初始方案設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析與力學(xué)分析，對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)，并視情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整與糾正?？梢钥闯?，這一設(shè)計(jì)模式雖然可以對(duì)方案的可行性與安全性進(jìn)行檢驗(yàn)，但這種檢驗(yàn)相對(duì)基礎(chǔ)，沒(méi)有涉及到最優(yōu)環(huán)節(jié)，而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，道路橋梁建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，設(shè)計(jì)需求也更加復(fù)雜，這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式顯然無(wú)法滿足道路橋梁工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)需要。

作為一種科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)近年來(lái)在道路橋梁設(shè)計(jì)中逐漸占據(jù)了主流，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)起源于自頂向下細(xì)化、模塊化與結(jié)構(gòu)化等程序設(shè)計(jì)技術(shù)，是在道路橋梁的建設(shè)實(shí)踐中不斷形成發(fā)展的。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)就是將整體性設(shè)計(jì)，按照單一功能、相互獨(dú)立的原則進(jìn)行模塊結(jié)構(gòu)劃分的過(guò)程，詳細(xì)設(shè)計(jì)與概要設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的主要表現(xiàn)形式。這一設(shè)計(jì)模式在道橋設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，大大提高了設(shè)計(jì)方案的安全性與可行性，而且也使得最優(yōu)設(shè)計(jì)成為可能。

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

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)需要專業(yè)的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)，并對(duì)實(shí)際道路橋梁施工作業(yè)進(jìn)行勘察，通過(guò)科學(xué)技術(shù)手段達(dá)成設(shè)計(jì)的主要目的。一般情況下，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以通過(guò)使用模擬的方式，對(duì)結(jié)構(gòu)性良好的主體材料進(jìn)行支撐力的分析，使其成為一個(gè)整體，然后再通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)出道路橋梁設(shè)計(jì)的承載力。在確保結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性下，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分區(qū)域設(shè)計(jì)，均勻的將每一段橋梁可能承受的支撐點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。但無(wú)論采取怎樣的方式，都必須遵循一定的原則，重點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 科學(xué)性原則

在進(jìn)行道路橋梁方案的設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇適合施工地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用更加科學(xué)、合理。在道路橋梁施工過(guò)程中，確保橋梁的整體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化的情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)化的位置進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，優(yōu)化道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的科學(xué)性原則可以在一定程度上減少內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障的發(fā)生，使其結(jié)構(gòu)更加科學(xué)。

2.2 整體性原則

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁施工作業(yè)中所體現(xiàn)的整體性原則，主要是考慮到道路橋梁施工作業(yè)周期會(huì)受多種因素的影響，周期比較長(zhǎng)。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須從大局出發(fā)，突出整體道路橋梁設(shè)計(jì)的需求，并對(duì)道路橋梁不同位置所能承受的承載力進(jìn)行分析，重點(diǎn)是針對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行合理數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而使得不同時(shí)期不同位置的道路橋梁施工作業(yè)質(zhì)量參數(shù)都能夠達(dá)標(biāo)。

2.3 簡(jiǎn)約化原則

簡(jiǎn)約化原則也是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要原則，簡(jiǎn)約化原則的應(yīng)用既可以減少不必要的施工程序，使得施工成本得以科學(xué)控制，提高建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也可以壓縮安全隱患的增長(zhǎng)空間，提高工程的整體穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要盡可能使得道路橋梁結(jié)構(gòu)力能完成直接、簡(jiǎn)單的傳遞，使得道路橋梁結(jié)構(gòu)能平衡地分散外部負(fù)荷，以此達(dá)到降低橋梁自重、增強(qiáng)工程整體強(qiáng)度、優(yōu)化施工流程的理想效果。

2.4 連續(xù)性原則

隨著道路橋梁使用頻率的逐漸增加，對(duì)于道路橋梁施工作業(yè)養(yǎng)護(hù)的頻率也比通常情況下較高，特別是近年來(lái)車流量的增加，更是在很大程度上對(duì)道路橋梁質(zhì)量帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)。對(duì)此，為了延長(zhǎng)道路橋梁的使用壽命，就需要在施工作業(yè)中，充分考慮到道路橋梁的穩(wěn)定性和安全性，通過(guò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)分析來(lái)強(qiáng)化其抗壓能力，使得結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)出道路橋梁的連續(xù)性使用的特點(diǎn)。

2.5 均衡性原則

隨著我國(guó)交通事業(yè)的不斷發(fā)展，在道路橋梁建設(shè)中對(duì)其質(zhì)量要求也越來(lái)越高，對(duì)道路橋梁的承載力和使用壽命都有了新的標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一定要遵循均衡性設(shè)計(jì)原則，這樣可以有效地將荷載均衡分布，優(yōu)化道路橋梁結(jié)構(gòu)形式，節(jié)約成本，保證道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

3.1 在防水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在道路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，可以有效解決道路橋梁設(shè)計(jì)的防水問(wèn)題。對(duì)道路橋梁建設(shè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，如果不能及時(shí)排除道路橋梁的表層積水或者道路橋梁自身防滲漏性能低下，會(huì)直接影響道路橋梁的使用年限和正常通行。因此，必須要加強(qiáng)道路橋梁的防水設(shè)計(jì)，選擇密閉性良好的混凝土材料進(jìn)行道路橋梁的結(jié)構(gòu)搭建，并在混凝土中增加配筋網(wǎng)以減少開(kāi)裂故障發(fā)生的概率，使用復(fù)合纖維混凝土提高防水效率。在應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行道路橋梁防水作業(yè)時(shí)，需要滿足路面粘結(jié)性的標(biāo)準(zhǔn)，要求路面不會(huì)出現(xiàn)脫落和起皮現(xiàn)象。然后，施工人員要將路面與混凝土攤鋪成統(tǒng)一的整體，保障路面具有良好的延展性以及抗拉性能。其次，施工人員需要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙規(guī)劃和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安裝排水管道，合理布局排水管道的位置以及密度，避免水分淤積到混凝土內(nèi)部而影響混凝土的使用壽命和使用強(qiáng)度[2]。

3.2 在混凝土施工中的應(yīng)用

道路橋梁項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)用最為廣泛的材料為混凝土，混凝土施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著道路橋梁的承載能力和使用壽命，因此，必須要重視起混凝土施工，提高混凝土的耐久性能。在道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中充分考慮混凝土的使用時(shí)間，采購(gòu)高質(zhì)量的混凝土進(jìn)行道路橋梁建設(shè)，有效延長(zhǎng)道路橋梁的壽命。并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中將混凝土的整體布局放到核心位置，開(kāi)展總體工程量的計(jì)算，避免計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。為了增強(qiáng)道路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，可以適當(dāng)增加鋼筋混凝土保護(hù)層的厚度，在鋼筋混凝土表面涂抹保護(hù)層，避免里面的鋼筋受到腐蝕，以維持鋼筋原有的強(qiáng)度，提高道路橋梁的安全性和可靠性。其次，由于混凝土在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，而且一旦發(fā)生混凝土開(kāi)裂會(huì)對(duì)整個(gè)道路橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，對(duì)其他結(jié)構(gòu)造成連鎖破壞。比如，裂縫會(huì)使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛性減弱，在多雨季節(jié)，雨水會(huì)滲透進(jìn)混凝土里而不斷擴(kuò)大裂縫，腐蝕內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)。因此，采取有效的措施進(jìn)行道路橋梁裂縫的防治是十分必要的?？梢酝ㄟ^(guò)增加混凝土內(nèi)部鋼筋的數(shù)量以及增強(qiáng)構(gòu)造配筋來(lái)抑制混凝土裂縫的產(chǎn)生，保證道路橋梁建設(shè)質(zhì)量，提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大背景下，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)得到了極快的發(fā)展，道路橋梁工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為推動(dòng)交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展、滿足人民生活與社會(huì)生產(chǎn)需求作出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，社會(huì)對(duì)于道路橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量也給予了更高的關(guān)注，而要想打造出質(zhì)量過(guò)硬的道路橋梁工程，首先就要保證道路橋梁設(shè)計(jì)這一基礎(chǔ)性工作的科學(xué)性。與其他工程相比，道路橋梁工程體量較大、質(zhì)量要求更高、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，如何把握好結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容、保證設(shè)計(jì)的合理性，是每一位設(shè)計(jì)人員必須思考與探索的關(guān)鍵問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐濤.道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（14）：184-185.

[2] 王東.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2019（6）：54-55.

[3] 張德志.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的運(yùn)用初探[J].居舍，2019（28）：106.