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

王彩霞

（承德百誠工程咨詢有限公司，河北 承德 067000）

一、道路橋梁設(shè)計(jì)工作開展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的道路橋梁設(shè)計(jì)工作在開展時(shí)，主要是對橋梁雛形進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且對結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上對工程建設(shè)時(shí)，所應(yīng)用的施工原材料和材料結(jié)構(gòu)尺寸以及布局形式進(jìn)行科學(xué)的管理。要對建筑物主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況進(jìn)行全面的分析，并且制作施工方案。在對主體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行分析時(shí)，要對方案的應(yīng)用可行性進(jìn)行科學(xué)的判斷。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在應(yīng)用時(shí)，無法對特殊條件下的道路橋梁建設(shè)情況進(jìn)行綜合考慮，也無法提高結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量和效率。

例如在當(dāng)前的社會背景下，道路橋梁工程在進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)形式變得更加復(fù)雜。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式在應(yīng)用時(shí)，無法滿足復(fù)雜的建設(shè)要求，主體結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此要對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行全面的改革，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要引進(jìn)典型的模塊化設(shè)計(jì)思維，對道路橋梁中的每一個(gè)模塊進(jìn)行具體的分析和處理，增強(qiáng)單元的獨(dú)立功能。在進(jìn)行橋梁工程建設(shè)的過程中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念主要應(yīng)用于，混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)以及防水施工等項(xiàng)目中，需要進(jìn)行概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的過程中，可以利用結(jié)構(gòu)圖，準(zhǔn)確描述道路橋梁的建設(shè)情況，可以為后續(xù)工程的建設(shè)行為，提供科學(xué)的指導(dǎo)。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

（一）科學(xué)原則

科學(xué)原則是指對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中滿足安全標(biāo)準(zhǔn)和使用要求的路橋，對路橋結(jié)構(gòu)、橫斷面和路橋結(jié)構(gòu)配置的內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的測量和布置。首先需要遵循科學(xué)原則，這樣能夠滿足道路橋梁的長期使用需要。為了保障道路橋梁工程的安全性，需要對道路橋梁工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布進(jìn)行優(yōu)化，使得道路橋梁工程的自重得以降低。

（二）簡單性原則

道路橋梁結(jié)構(gòu)的另一重要設(shè)計(jì)原則就是簡單性原則，通俗點(diǎn)說就是道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡可能簡化。應(yīng)用簡化原則，能夠使得道路橋梁的施工工序得以優(yōu)化，從而減少不必要的施工工序，使得施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到顯著的提升，并且使得道路橋梁工程的安全系數(shù)得到顯著提高。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，要使得道路橋梁工程結(jié)構(gòu)得到直接、簡單的傳遞，這樣道路橋梁結(jié)構(gòu)的外部荷載能夠得到均衡地分配，以提升道路橋梁工程的整體實(shí)力。

（三）連續(xù)性原則

通過調(diào)查研究顯示，我國道路橋梁工程結(jié)構(gòu)所承受的荷載越來越大，這也是社會發(fā)展的必然結(jié)果。為了滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，對于道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要遵循連續(xù)性原則，從而使得道路橋梁結(jié)構(gòu)的受力面積適當(dāng)增加。

（四）一體化原則

道路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要綜合材料和結(jié)構(gòu)這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對于不同的工程結(jié)構(gòu)以及形態(tài)的受力情況以及功能有非常清晰地了解，從而達(dá)到提高道路橋梁工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。

三、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于道路橋梁工程設(shè)計(jì)過程的重要性分析

在道路橋梁工程正式開展施工建設(shè)工作之前，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須意識到道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的重要性。一般情況下，道路橋梁工程設(shè)計(jì)需要符合相關(guān)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)以及各種國家質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)原則以及設(shè)計(jì)要求必須要符合實(shí)用性、安全性、科學(xué)性、美化性、穩(wěn)定性等等原則。除此之外，道路橋梁工程設(shè)計(jì)過程并非一成不變，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還需要結(jié)合道路橋梁工程施工建設(shè)具體要求，合理選擇設(shè)計(jì)方法、逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)過程。雖然相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以認(rèn)真研究道路橋梁工程的設(shè)計(jì)過程以及設(shè)計(jì)方案，但是在道路橋梁工程施工設(shè)計(jì)的過程中，依然有可能出現(xiàn)各種技術(shù)問題或者是設(shè)計(jì)問題，這就意味著相關(guān)設(shè)計(jì)人員無法設(shè)計(jì)出完美無缺的施工方案。如果相關(guān)設(shè)計(jì)人員依然采用比較傳統(tǒng)、比較落后的道路橋梁工程施工設(shè)計(jì)方法，那么很有可能會出現(xiàn)更多的技術(shù)操作問題以及設(shè)計(jì)問題，有可能無法保證道路橋梁工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、實(shí)用性。因此，就誕生了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)這一概念。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)自然而然需要立足于道路橋梁工程施工設(shè)計(jì)的總體布局以及主要結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、整體規(guī)劃、細(xì)節(jié)處理的方式，著重梳理道路橋梁工程施工設(shè)計(jì)的具體問題。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)經(jīng)過多年的技術(shù)演變之后已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，雖然結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用的過程中仍然會存在一些問題，但是實(shí)際上，道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法與其他設(shè)計(jì)方法相比的確具有極大的應(yīng)用價(jià)值。道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵（核心）在于將所有的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行細(xì)化，從而將一個(gè)又一個(gè)的設(shè)計(jì)過程編排成不同的設(shè)計(jì)模塊，通過設(shè)計(jì)模塊之間的優(yōu)化、組合，進(jìn)一步完善道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)具體過程。這就意味著結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法可以逐步完善施工設(shè)計(jì)具體過程，通過科學(xué)技術(shù)手段將設(shè)計(jì)過程進(jìn)行細(xì)節(jié)搭配與重新組合，以便相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合道路橋梁工程的施工設(shè)計(jì)要求合理安排設(shè)計(jì)工作。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)重點(diǎn)在于整合所有設(shè)計(jì)模塊，將不同設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行優(yōu)化配置，最終在每一個(gè)設(shè)計(jì)模塊之中涵蓋所有概要設(shè)計(jì)內(nèi)容以及細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)具有極大的應(yīng)用價(jià)值，在一部分道路橋梁工程前期設(shè)計(jì)過程之中經(jīng)常需要運(yùn)用到結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，尤其是一部分設(shè)計(jì)要求比較特殊的道路橋梁工程更是可以利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)過程、豐富設(shè)計(jì)內(nèi)容、完善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、解決設(shè)計(jì)問題。利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法可以進(jìn)一步提高道路橋梁工程施工設(shè)計(jì)質(zhì)量，還可以保證施工設(shè)計(jì)過程有序進(jìn)行，通過設(shè)計(jì)模塊之間的搭配、優(yōu)化、整合還可以為后續(xù)施工建設(shè)過程提供技術(shù)支持。

四、關(guān)于結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用研究

（一）恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用多種結(jié)構(gòu)化模型

多種結(jié)構(gòu)化模型的運(yùn)用，設(shè)計(jì)人員需做好計(jì)算模型的構(gòu)建，要能結(jié)構(gòu)道路橋梁的參數(shù)，確定結(jié)構(gòu)指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)規(guī)范的施工，從而有效的增加道路橋梁的施工水平。離散化結(jié)構(gòu)作為多種結(jié)構(gòu)化模型其中的一部分，在展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以合理的運(yùn)用，此種方法能讓結(jié)構(gòu)模型更為自由化，并且在轉(zhuǎn)換的時(shí)不受顯著，所以，此種結(jié)構(gòu)化模型較為受歡迎。而且在運(yùn)用此種結(jié)構(gòu)話模型階段，設(shè)計(jì)人員也能有效的結(jié)合相關(guān)的力學(xué)，這樣則有助于掌握結(jié)構(gòu)內(nèi)部規(guī)律，并做好結(jié)構(gòu)處理工作，從而降低結(jié)構(gòu)問題，讓結(jié)構(gòu)受力更加良好，這對于提升道路橋梁施工質(zhì)量具有一定的促進(jìn)作用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對其增強(qiáng)重視[8]。

（二）科學(xué)的進(jìn)行結(jié)構(gòu)化計(jì)算

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員必須要做好結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法選擇，根據(jù)其方法展開結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，掌握數(shù)據(jù)規(guī)范施工。一般在計(jì)算結(jié)構(gòu)化的過程中，設(shè)計(jì)人員會選擇圖解計(jì)算方法，此種計(jì)算方法主要運(yùn)用縱橫軸原理，在計(jì)算時(shí)通過橫軸和縱軸標(biāo)準(zhǔn)確定任意兩個(gè)變量，然后根據(jù)變量的變化情況進(jìn)行圖形的繪制，與此同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合變量函數(shù)不等式確定變量的數(shù)據(jù)，在計(jì)算的過程中，設(shè)計(jì)人員必須要做好坐標(biāo)系的掌控，這樣可以確定具體的結(jié)構(gòu)位置，從而有針對性計(jì)算出目標(biāo)函數(shù)的等值線和相對的目標(biāo)函數(shù)值。此外，在展開在道路橋梁二維結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，也應(yīng)合理的運(yùn)用圖解計(jì)算和函數(shù)極值計(jì)算方式，這樣可以通過進(jìn)行等式設(shè)置的方式，了解設(shè)各項(xiàng)變量的變化情況，確定最終函數(shù)極值內(nèi)容，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

（三）合理的進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響道路橋梁整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，并且也影響道路橋梁的質(zhì)量，因此，對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員不容忽視，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要能運(yùn)用科學(xué)的方法以及實(shí)際施工方案，科學(xué)配置混凝土比例，這樣則可以增加混凝土的厚度，讓其在道路橋梁中起到良好的保護(hù)鋼筋的作用。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好材料的選擇，一般情況下，設(shè)計(jì)人員會選擇復(fù)合型的材料，這樣在運(yùn)用時(shí)可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果顯著增加，并且也可以在一定程度上降低鋼筋腐蝕的問題發(fā)生，這樣則可以有效的提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并延長工程的使用期限。為了提升鋼筋混凝土的耐久性，在攪拌混凝土的過程中，還需要做好比例的配置，保障混凝土的質(zhì)量，這樣既可以讓混凝土結(jié)構(gòu)增加，也可以讓道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增長。

（四）重視工程耐久性及安全性設(shè)計(jì)

為了提升道路橋梁的安全性以及耐久性，需要從以下幾方面入手：

第一，應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題。施工單位要重視提高道路橋梁的耐久性并將其作為重要的設(shè)計(jì)原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)，使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費(fèi)用。

第二，改善橋梁的超載問題。交管部門要加強(qiáng)對道路橋梁的管理，嚴(yán)禁超載車輛上橋。

第三，適度擴(kuò)大道路寬度，根據(jù)道路不均勻系數(shù)合理增加車道數(shù)量，合理設(shè)置道路標(biāo)志標(biāo)線，規(guī)范車輛通行管理。

（五）提高防水設(shè)計(jì)質(zhì)量

對于橋梁工程項(xiàng)目的建設(shè)來說，如果無法對表層的積水問題進(jìn)行及時(shí)的處理，就會降低主體結(jié)構(gòu)的防滲能力，會對結(jié)構(gòu)的實(shí)用性能產(chǎn)生不良影響，還會縮短工程的應(yīng)用壽命。因此必須提高道路橋梁結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)水平，需要對建設(shè)原材料進(jìn)行慎重的選擇，并且在混凝土材料中添加配筋網(wǎng)，減少裂縫問題的發(fā)生幾率。可以選用復(fù)合纖維混凝土材料，提高整體的防滲效率。

在進(jìn)行排水管道建設(shè)時(shí)，還要對管道的布局進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，提高建設(shè)的密度，避免在進(jìn)行混凝土材料應(yīng)用的過程中，出現(xiàn)水分淤積等情況，降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用強(qiáng)度，縮短混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用時(shí)間。

（六）優(yōu)化鋼筋保護(hù)層厚度

現(xiàn)階段在進(jìn)行道路橋梁工程設(shè)計(jì)的過程中，一般都選用了鋼筋混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)的建設(shè)。這種結(jié)構(gòu)形式在應(yīng)用的過程中，可以提高道路橋梁的整體性能。但是在實(shí)際建設(shè)的過程中，鋼筋材料容易受到腐蝕問題的影響，會降低主體結(jié)構(gòu)的綜合性能，影響工程的耐久性能。設(shè)計(jì)人員可以將新型的環(huán)保材料應(yīng)用到結(jié)構(gòu)建設(shè)中，還需要對容易出現(xiàn)腐蝕問題的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。例如提高鋼筋保護(hù)層的建設(shè)厚度，這樣就可以增強(qiáng)整體的抗腐蝕能力，延長結(jié)構(gòu)的使用時(shí)間。在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)工程的建設(shè)要求，對保護(hù)層的施工厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

結(jié)語

總之，在將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法融入到道橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，市政單位必須要增強(qiáng)對設(shè)計(jì)人員的指導(dǎo)，提升其專業(yè)設(shè)計(jì)能力和職責(zé)素養(yǎng)，讓對自身的工作負(fù)責(zé)，促使其主動對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行勘察，結(jié)合實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，并加強(qiáng)對設(shè)計(jì)人員的監(jiān)管。其次，還對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙和方案進(jìn)行詳細(xì)反復(fù)的考察，不斷的優(yōu)化結(jié)合設(shè)計(jì)方法，這樣才可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在道路橋梁中發(fā)揮較好的穩(wěn)固性作用。市政單位必須要確定道路橋梁每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)都能具有較高的穩(wěn)定性，這樣則可以讓道路橋梁整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性增強(qiáng)，所以，對于施工過程也要做好相關(guān)的質(zhì)量管理，這樣才可以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能得到被運(yùn)用到實(shí)際情況中，提升道路橋梁的質(zhì)量。