結(jié)構(gòu)化設計在橋梁設計中的應用分析

付 超

遵義市建筑規(guī)劃設計院有限責任公司（563000）

路橋系統(tǒng)對我國社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。橋梁是路橋系統(tǒng)的重要組成部分，其設計、施工質(zhì)量直接影響著路橋系統(tǒng)的整體質(zhì)量。在橋梁設計中，不僅要考慮橋梁的實用性，還要考慮其安全性。由于橋梁工程的設計流程和設計內(nèi)容較為繁雜，相關(guān)部門應積極采用現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)化設計方法，不斷提高其設計水平。

1 結(jié)構(gòu)化設計在路橋設計中的應用原則

1.1 簡單化

在橋梁的設計過程中，應盡可能地對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，在不影響橋梁整體質(zhì)量的前提下進行相應的設計。用最簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)原理的傳遞，使整個橋梁結(jié)構(gòu)能夠分散外荷載和內(nèi)應力，以有效保證橋梁的整體結(jié)構(gòu)強度、減少建筑材料的使用量，從而降低工程成本、提高工程效益。

1.2 整體性

在橋梁結(jié)構(gòu)設計過程中，為保證整體結(jié)構(gòu)優(yōu)勢得以發(fā)揮，應當注重突出橋梁結(jié)構(gòu)的整體性，確保橋梁結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定、安全。這就需要設計人員在開展設計工作時，從橋梁工程整體的結(jié)構(gòu)承載力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性入手，優(yōu)化設計，為確保工程質(zhì)量奠定基礎。

1.3 科學性

在施工前，需要選擇合適的數(shù)據(jù)和參考指標進行橋梁結(jié)構(gòu)施工組織設計，以實現(xiàn)科學施工，避免出現(xiàn)施工質(zhì)量問題。為此，設計者必須對橋梁結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，使其達到最優(yōu)化的效果，為橋梁建設奠定基礎。

1.4 連續(xù)性

在橋梁結(jié)構(gòu)設計中，應充分考慮未來社會發(fā)展和路橋結(jié)構(gòu)連續(xù)性的要求，以保證路橋系統(tǒng)的完整性和橋梁施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。

1.5 全面性

在橋梁結(jié)構(gòu)設計過程中，設計人員必須全面考慮工程各方面情況。結(jié)構(gòu)的位置不同，所需建筑材料也不同，這就需要綜合考慮材料的性質(zhì)，從橋梁結(jié)構(gòu)需求出發(fā)，對其進行合理選擇和設計。除此之外，設計人員還需要保證橋梁結(jié)構(gòu)在形狀、承載力方面符合要求，做到設計合理，進而保證橋梁的使用安全性。

2 結(jié)構(gòu)設計在路橋設計中的重要價值

在實踐中，采用結(jié)構(gòu)化設計的主要目的是改進和評估整體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)設計過程。運用結(jié)構(gòu)化設計方法，可以從不同角度設計橋梁模型，選擇最佳設計方案；實現(xiàn)對設計過程中一些客觀因素的有效分析，保證客觀的處理結(jié)果，提高橋梁的整體安全性。傳統(tǒng)中的橋梁設計，需要充分結(jié)合設計經(jīng)驗，編制初步設計方案，主要包括橋梁的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸和總體布局，以充分契合橋梁結(jié)構(gòu)和施工機械的特點，不斷完善和提高橋梁的實用價值。在現(xiàn)代路橋設計中采用結(jié)構(gòu)化設計非常重要，因為傳統(tǒng)的橋梁設計方法只能檢驗實際施工方案的可行性，難以滿足優(yōu)化設計的客觀要求。

基于模塊化設計理念，結(jié)構(gòu)化設計中的每個模塊都是一個相對獨立的個體，具有獨特的功能。橋梁設計需要以外觀設計和詳細設計為中心的結(jié)構(gòu)化設計，通過結(jié)構(gòu)圖對整體設計進行詳細總結(jié)，這在整個橋梁設計過程中具有重要價值。

3 結(jié)構(gòu)化設計在橋梁設計中的實際應用

3.1 結(jié)構(gòu)化設計在橋梁模型計算分析方面的應用

橋梁設計主要包括建模結(jié)構(gòu)、離散結(jié)構(gòu)和簡化計算模型等階段。具體來說，離散結(jié)構(gòu)是將整個路橋結(jié)構(gòu)分割成幾個相對獨立的結(jié)構(gòu)，并對這些結(jié)構(gòu)進行受力分析，其在施工和設計方面表現(xiàn)出一定的便利性。在設計過程中必須對橋梁進行力學分析，可以通過橋梁模型進行深度分析并顯示特定圖像，實現(xiàn)對整體路橋建設的引導和優(yōu)化。一般而言，在橋梁結(jié)構(gòu)的設計過程中，假設所用材料具有理想的塑性和彈性，并使用適當?shù)膮?shù)模擬概率無限自由度載荷[1]；其中，有效參數(shù)具有較強的概率特征。結(jié)合載荷和材料的計算，可以實現(xiàn)更好的結(jié)構(gòu)設計。在橋梁設計過程中，計算模型的選擇必須充分考慮各種情況，始終保持認真的態(tài)度完成橋梁的準確計算，最終制定出較為合理的計算模型。

3.2 結(jié)構(gòu)化設計在橋梁防水結(jié)構(gòu)設計中的應用

在橋梁設計中，與防水有關(guān)的設計問題直接影響橋梁的使用壽命。如果橋梁防水結(jié)構(gòu)設計不合理，橋梁上的積水就難以及時排出，從而影響橋梁的正常使用。防水設計必須滿足以下要求：優(yōu)化和完善排水管道設計，保證橋梁結(jié)構(gòu)設計的安全性。

3.3 結(jié)構(gòu)化設計在橋梁混凝土施工中的應用

混凝土的耐久性關(guān)系到橋梁的使用壽命。一些施工單位為了眼前利益而使用一些不合格的混凝土材料，這對橋梁質(zhì)量產(chǎn)生了嚴重的影響。在橋梁建設中，必須充分考慮混凝土的耐久性，防止混凝土開裂，這就要求設計者充分重視整體結(jié)構(gòu)鋼筋的設計[2]。

3.4 結(jié)構(gòu)化設計在橋梁主梁設計中的應用

與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，裝配式簡單支撐梁結(jié)構(gòu)在吊裝、運輸和現(xiàn)場預制獨立構(gòu)件等方面具有更突出的優(yōu)勢。同時，機械化、自動化施工技術(shù)的應用，不僅可以有效提高施工效率，還可以節(jié)約施工材料、克服天氣影響。梁的形式以T形和箱形為主，作為橋梁的主要承重部件，受力混凝土結(jié)構(gòu)中廣泛使用的主梁結(jié)構(gòu)通常為箱形。主梁結(jié)構(gòu)尺寸和高度的計算要基于適當?shù)挠嬎銣蕜t。在計算橋梁的應力值時，必須考慮一些不確定的風險因素，綜合計算各方面的值。

3.5 結(jié)構(gòu)化設計在橋梁中的設計特點

在橋梁設計工作當中，結(jié)構(gòu)化設計的核心內(nèi)容就在于將某一種巨大的功能進行模塊化處理，將其進一步劃分為多個小型工程方案，確保這些小型工程方案能夠?qū)崿F(xiàn)最簡單的功能，還要降低不同方案之間所具備的耦合性，這就需要同時對多種模塊方案展開科學合理的設計，穩(wěn)步提高設計人員的設計效率以及設計質(zhì)量。因此，在實際建設階段中就要選擇對應的道路橋梁結(jié)構(gòu)，穩(wěn)步提升橋梁自身的負載能力，降低各類風險問題的發(fā)生概率。文中所提到的簡約化原則，則是要求在橋梁的設計方案中，應當對橋梁的受力方式以及力的傳遞方式進行簡化處理，確保橋梁能夠?qū)毫ω摵蛇M行分散承擔，在選擇各種施工材料的過程中，同樣也要遵循基本的簡約化原則，在滿足橋梁工程施工基本要求的同時，穩(wěn)步降低相應的預算成本，進一步提高施工效率；而連續(xù)性原則，要求橋梁設計過程中綜合考慮到未來使用階段中可能承載的車輛數(shù)量，在這種情況來對橋梁的受力結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，選擇對應的建設材料來加大橋梁的受力面積，科學合理的縮短橋梁的基本傳遞力路徑；而綜合性原則更是要求施工方案的設計人員，在對具體的設計階段中應當充分考慮到建筑材料與結(jié)構(gòu)之間的兼容性，明確材料在使用過程中能夠有效體現(xiàn)出自身作用，利用綜合性原則來高效發(fā)揮出施工材料自身所具備的性能，并通過不同建筑材料之間的結(jié)合來發(fā)揮出更加優(yōu)異的性能。

3.6 結(jié)構(gòu)化設計注意事項

橋梁結(jié)構(gòu)設計要充分體現(xiàn)簡單實用的原則。應進一步優(yōu)化橋梁的整體結(jié)構(gòu)，有效降低其整體重量，宜選擇輕量化的復合整體結(jié)構(gòu)。為保證橋梁整體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，應采用結(jié)構(gòu)化設計，以提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用安全性、節(jié)約橋梁施工材料。還要注意橋梁材料與整體結(jié)構(gòu)的融合，對材料進行分類。如果結(jié)構(gòu)承受較大的力，則應考慮更合適的材料和形狀，以充分體現(xiàn)其作用。最后，在設計橋梁防水方案的實際過程當中，其所采用的通常都是具備著較高密實性的混凝土材料，而為了避免雨水對道路橋梁產(chǎn)生腐蝕等嚴重問題，降低裂紋等質(zhì)量問題的發(fā)生概率，就要在選擇混凝土材料的過程中，保證橋梁路面的基本黏結(jié)性，杜絕道路起皮問題出現(xiàn)，而在實際施工建設階段，還要提升橋梁路面的抗拉性以及抗壓性，避免雨水直接滲透至橋梁的鋼筋結(jié)構(gòu)當中，大幅度降低腐蝕問題的發(fā)生概率[3]。

4 結(jié)語

總之，隨著我國橋梁建設規(guī)模的不斷擴大，設計單位應積極創(chuàng)新橋梁結(jié)構(gòu)設計方法，為保證橋梁的施工質(zhì)量和整體安全奠定基礎，推動橋梁建設事業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。