道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

管文中，汪舟

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

為了滿足交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，我國(guó)一直都在不斷擴(kuò)大交通工程建設(shè)規(guī)模，而橋梁作為我國(guó)交通工程中的一部分，確保其質(zhì)量具有重要的意義。但是由于受到自然環(huán)境、施工等各方面因素的影響，人們對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)的要求越來越高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)下的實(shí)際需求了。

與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式不同，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是綜合評(píng)估目標(biāo)方案而確定目標(biāo)結(jié)構(gòu)的一種設(shè)計(jì)方式，其設(shè)計(jì)方法主要面向數(shù)據(jù)流。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是在全面分析橋梁數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，充分考量材料、工藝以及每個(gè)部位結(jié)構(gòu)，構(gòu)建相關(guān)模型并進(jìn)行計(jì)算，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的目的，以此實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案最優(yōu)化。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)主要目的是劃分道路橋梁工程設(shè)計(jì)過程，隨后將不同的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)流程再進(jìn)一步細(xì)化，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員逐步完善道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容。

因此，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式受到了眾多設(shè)計(jì)者的青睞，得到了廣泛應(yīng)用，有效提高了橋梁工程的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 道路橋梁工程設(shè)計(jì)所遵循的設(shè)計(jì)原則

1.1 科學(xué)性

在道路橋梁設(shè)計(jì)中，保障其科學(xué)性是極其重要的。這主要是因?yàn)榈缆窐蛄涸O(shè)計(jì)涉及的條件較多，具有一定的復(fù)雜性，如果設(shè)計(jì)者沒有把握好現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，就無法選擇合理的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式。因此設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性地對(duì)道路橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇適合的道路橋梁結(jié)構(gòu)，合理搭配橫截面和道路橋梁結(jié)構(gòu)，對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)科學(xué)設(shè)置內(nèi)力分布，減輕道路橋梁的重量，實(shí)現(xiàn)道路橋梁結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化。

1.2 簡(jiǎn)約化

在進(jìn)行道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要根據(jù)施工地段實(shí)際情況，確定橋梁的性質(zhì)，確定施工規(guī)模，提前做好規(guī)劃。因此，設(shè)計(jì)者要盡可能地使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約化，控制道路橋梁因規(guī)模過大而產(chǎn)生的問題，這不僅可以有效提升道路橋梁的穩(wěn)定性，并且能夠讓其內(nèi)外部都處于均衡狀態(tài)，保證橋梁的穩(wěn)固性[1]。

1.3 綜合性

不同地理位置上施工所采取的設(shè)計(jì)方式有所區(qū)別，因此在選擇設(shè)計(jì)方式時(shí)要對(duì)其各方面綜合進(jìn)行深入了解，掌握其相關(guān)材料，做好材料檢測(cè)工作。根據(jù)實(shí)際情況分析材料，明確道路橋梁的受力和設(shè)計(jì)目標(biāo)，讓設(shè)計(jì)變得更加科學(xué)化、安全化、穩(wěn)定化[2]。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在道路橋梁設(shè)計(jì)過程中的作用

2.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法

在確定采取的設(shè)計(jì)方法之前，首先要確定研究對(duì)象，并從整體到局部進(jìn)行分析，這樣既有利于設(shè)計(jì)者對(duì)局部進(jìn)行優(yōu)化，也能根據(jù)局部的情況不同做出針對(duì)性設(shè)計(jì)，從而保障整體和各個(gè)局部都符合要求，產(chǎn)生好的效果。因此，設(shè)計(jì)者要結(jié)合工程實(shí)際情況，明確每個(gè)部分的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)要充分結(jié)合信息技術(shù)，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的真實(shí)信息，完善設(shè)計(jì)方案，為施工者提供科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)，從而有效提升道路橋梁質(zhì)量。

2.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的意義

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)能夠?qū)λ性O(shè)計(jì)模塊進(jìn)行有效整合，并將不同的設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行優(yōu)化配置，從而保證每個(gè)模塊中都能夠涵蓋所有的設(shè)計(jì)內(nèi)容。在道路橋梁設(shè)計(jì)過程中采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，能夠進(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)方式提高道路橋梁工程施工設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以保證施工設(shè)計(jì)過程有序進(jìn)行，通過模塊之間的配合和優(yōu)化，從而為后續(xù)的施工提供技術(shù)支持。

3 道路橋梁設(shè)計(jì)工作開展情況

傳統(tǒng)的道路橋梁設(shè)計(jì)更多是對(duì)橋梁的雛形進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且對(duì)其結(jié)構(gòu)和受力進(jìn)行分析，再根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和工程需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工程建設(shè)時(shí)，要科學(xué)管理施工材料和布局形式，要對(duì)建筑主體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析，制定科學(xué)合理的施工方案[3]。在對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)性能分析時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量合格，則可以直接選取相應(yīng)的方案進(jìn)行建設(shè)。這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，無法對(duì)特殊條件下的道路橋梁進(jìn)行綜合評(píng)定，無法提高其結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

當(dāng)下，道路橋梁的建設(shè)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)形式也變得更加復(fù)雜。以往的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)無法滿足實(shí)際的建設(shè)要求，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常出現(xiàn)質(zhì)量問題，因此急需對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改革，需要引進(jìn)模塊化設(shè)計(jì)思維，對(duì)每個(gè)模塊都進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念主要是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)以及防水工程等項(xiàng)目，進(jìn)行概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)用結(jié)構(gòu)圖準(zhǔn)確表達(dá)橋梁建設(shè)的實(shí)際情況，并且對(duì)后期的建設(shè)提供有力的指導(dǎo)。

4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁工程中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 在防水中的應(yīng)用

在道路橋梁的設(shè)計(jì)過程中，防水性是需要設(shè)計(jì)者充分考慮的，采用結(jié)構(gòu)化方式，能夠最大程度避免出現(xiàn)積水的現(xiàn)象，從而避免橋梁內(nèi)部由于被水侵蝕而受到損壞，延長(zhǎng)了其使用壽命。因此，設(shè)計(jì)人員必須在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案中規(guī)劃出道路橋梁工程的防水施工的具體工程。為了能夠確保良好的防水效果，應(yīng)該盡量采用好的防水材料，保證其排水功能的正常，避免出現(xiàn)滲漏、裂縫等問題。以我國(guó)南方地區(qū)為例，由于經(jīng)常遇上連續(xù)的降雨，導(dǎo)致施工環(huán)境較為潮濕，因此，相關(guān)施工人員要鋪設(shè)防水層或是隔水保護(hù)層等，根據(jù)不同的環(huán)境采取不同的防水設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用不同的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，保證道路橋梁具備良好的防水性。

4.2 在混凝土施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在對(duì)橋梁混凝土施工設(shè)計(jì)時(shí)，采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)要充分從以下幾個(gè)方面考慮：

首先，要充分考慮混凝土的使用時(shí)間，一般情況下，道路橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)間、施工時(shí)間以及后續(xù)的管理時(shí)間短則幾個(gè)月，多則幾年，而后續(xù)的使用時(shí)間則長(zhǎng)達(dá)十幾年，甚至是幾十年[4]。因此，如果材料的質(zhì)量無法得到保障，那么對(duì)于整個(gè)工程而言就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。在設(shè)計(jì)方案中，要將原材料的設(shè)計(jì)放在核心位置。

其次，要對(duì)混凝土的使用數(shù)量、使用情況、使用過程等進(jìn)行周密的計(jì)算，然后再利用各種數(shù)據(jù)對(duì)橋梁整體進(jìn)行分析。從另一個(gè)角度來講，為了提高橋梁安全性和穩(wěn)定性，可以在經(jīng)過科學(xué)、周密的計(jì)算前提下增加混凝土結(jié)構(gòu)的厚度。

最后，由于混凝土在攪拌、運(yùn)輸?shù)冗^程中容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，尤其是大體積的混凝土極易出現(xiàn)裂縫或是破碎。因此，對(duì)于混凝土出現(xiàn)的問題，在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)該將其體現(xiàn)出來。相關(guān)的施工人員要根據(jù)設(shè)計(jì)方案開展具體的施工工作，為進(jìn)一步提高道路橋梁工程質(zhì)量提供保障。

4.3 在可靠度方面的應(yīng)用

道路橋梁的可靠度指的是項(xiàng)目建設(shè)的穩(wěn)定性、實(shí)用性和耐用性等特點(diǎn)。這就意味著相關(guān)設(shè)計(jì)人員要清楚道路橋梁在可靠性方面可能存在的問題，用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方式去增強(qiáng)其可靠性。因此，相關(guān)技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的建設(shè)方法，保證道路橋梁可靠性。在工程完成初期，如果發(fā)現(xiàn)其存在問題時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行處理，避免對(duì)后期的使用產(chǎn)生影響[5]。另外，管理人員必須依照工程的設(shè)計(jì)方案來開展工作，有任何問題需要及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通，從而更好地開展工程管理。

5 結(jié)語

綜上所述，想要改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中帶來的各種問題，需要及時(shí)采取結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)策略，對(duì)所有細(xì)節(jié)進(jìn)行精化，提高設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率。此外，還要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)化、合理化以及可行化，確保橋梁工程的使用壽命，為人民安全出行提供應(yīng)有的保障。