閆忠陽

摘 要：結(jié)構(gòu)化設(shè)計是道路橋梁設(shè)計的重要內(nèi)容，可以保證道路橋梁工程施工質(zhì)量。本文分析了道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性和可行性，研究了結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁施工中的應(yīng)用原則，最后說明了道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計的應(yīng)用要點，以期更好地促進我國交通運輸業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化設(shè)計;道路設(shè)計;橋梁設(shè)計

中圖分類號：U442.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0115-03

Application Analysis of Structural Design in Road and Bridge Design

YAN Zhongyang

（Luohe City Guangyuan Highway Survey and Design Institute，Luohe Henan 462000）

Abstract： Structured design is an important part of road and bridge design， which can guarantee the construction quality of road and bridge engineering. This paper analyzed the necessity and feasibility of structural design in road and bridge design， studied the application principle of structural design in highway bridge construction， and finally explained the application points of structural design of highway bridge， in order to better promote the development of China's transportation industry.

Keywords： structural design;road bridge;design application

近年來，我國大力興建道路、橋梁和鐵路等交通基礎(chǔ)設(shè)施，交通運輸業(yè)發(fā)展迅速。作為我國城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，道路橋梁的建設(shè)質(zhì)量會直接影響城市經(jīng)濟發(fā)展[1-3]。而在道路橋梁建設(shè)過程中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計是道路橋梁設(shè)計不可或缺的組成部分，只有制定科學(xué)的設(shè)計方案才能保證施工效率和質(zhì)量，因此人們高度重視結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中的應(yīng)用。

1 道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)化設(shè)計的必要性

1.1 滿足道路和橋梁設(shè)計要求

道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計可以優(yōu)化道路和橋梁的詳細結(jié)構(gòu)，提高工程施工質(zhì)量，同時確保工程按時施工，實現(xiàn)預(yù)期的施工目標(biāo)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計是一種新的設(shè)計理念，對設(shè)計者提出了較高的要求，設(shè)計人員不僅要有扎實的道路橋梁理論基礎(chǔ)，還要有豐富的設(shè)計經(jīng)驗[4-6]。結(jié)構(gòu)化設(shè)計可以滿足道路橋梁設(shè)計要求，提升工程施工質(zhì)量。

1.2 符合道路和橋梁發(fā)展趨勢

結(jié)構(gòu)設(shè)計是模塊化的程序設(shè)計技術(shù)，不同模塊是彼此獨立的。在道路橋梁設(shè)計中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計的要求很高，因此設(shè)計人員要根據(jù)自己的設(shè)計經(jīng)驗，制定初步的設(shè)計計劃，其應(yīng)當(dāng)包括建筑材料選擇、項目整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、項目生產(chǎn)過程以及項目規(guī)?？刂频葍?nèi)容[7-9]。之后，人們應(yīng)分析道路或橋梁的設(shè)計結(jié)構(gòu)，采用力學(xué)分析驗證設(shè)計結(jié)構(gòu)的整體可行性。需要注意的是，這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法只能分析設(shè)計方案的可行性，不能優(yōu)化設(shè)計方案，也不能更好地滿足道路和橋梁施工的發(fā)展需要。因此，人們越來越重視設(shè)計方案中的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1.3 提升道路和橋梁施工的可行性

施工可行性是道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計主要考慮的內(nèi)容，結(jié)構(gòu)設(shè)計是分析和總結(jié)各種設(shè)計草案后進行綜合設(shè)計的結(jié)果，設(shè)計人員在設(shè)計道路和橋梁時要根據(jù)實際情況采用不同的結(jié)構(gòu)。一是保證道路橋梁的施工質(zhì)量，二是識別和處理項目中的各種安全和質(zhì)量問題[10-12]。此外，為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性，設(shè)計人員還要關(guān)注組件的承載能力，確保承載力滿足設(shè)計要求，以優(yōu)化道路橋梁設(shè)計，改善其整體性能。在設(shè)計道路橋梁結(jié)構(gòu)時，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合工程實際情況，分析設(shè)計的安全性和合理性，有效提高道路橋梁的各項性能。

2 道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)化設(shè)計的應(yīng)用原則

2.1 合理性原則

道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計必須保證科學(xué)性，要合理選擇結(jié)構(gòu)。在優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)時，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)合理減少道路橋梁的總質(zhì)量，改善結(jié)構(gòu)性能，簡化道路橋梁結(jié)構(gòu)施工流程[13-15]。同時，設(shè)計者應(yīng)使用簡單的設(shè)計方式直接傳遞荷載，以更好地平衡道路橋梁的載荷。簡單的道路橋梁設(shè)計可以節(jié)省建筑材料，提高施工效率，設(shè)計人員必須按照規(guī)定的計算順序來進行施工計算，提升施工精確度。

2.2 可靠性原則

道路橋梁結(jié)構(gòu)往往會增加負荷，在受到強大的外力作用時，為了確保道路橋梁結(jié)構(gòu)能夠有效地擴大受力范圍，縮短傳遞路徑，設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計時要密切關(guān)注道路橋梁的整合情況[16-18]。設(shè)計人員應(yīng)確保設(shè)計內(nèi)容符合可靠性原則。在道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計中，設(shè)計人員必須注意結(jié)構(gòu)與材料的關(guān)系。不同材料具有不同的性能，道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要科學(xué)應(yīng)用建筑材料。此外，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)道路橋梁的不同形狀和功能進行整合，以確保道路橋梁的平衡和穩(wěn)定。

2.3 整體性原則

在道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)確保設(shè)計符合整體性原則，保證結(jié)構(gòu)在過載等特殊情況下的安全性。設(shè)計人員不僅要提高技術(shù)的可行性，還要保證項目的完整性，確保項目設(shè)計質(zhì)量，有效地減少材料消耗，降低項目建設(shè)成本[19-21]。為了減少混凝土裂縫出現(xiàn)的可能性，設(shè)計人員可以在混凝土中添加鋼網(wǎng)，以免混凝土破裂時雨水穿透道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在確定道路橋梁水密層的尺寸時，設(shè)計人員通常將混凝土設(shè)計和道路設(shè)計視為一個整體，以改善道路橋梁的可靠性和延展性，減少雨水對路面和橋面造成的損壞。

3 道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計的應(yīng)用要點

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計模型

在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計模型時，設(shè)計人員要科學(xué)選擇設(shè)置方法，如圖1所示。一是設(shè)計離散化結(jié)構(gòu)，改善道路橋梁的整體性能，將結(jié)構(gòu)的自由度轉(zhuǎn)化為有限的自由度。因此，設(shè)計人員要充分研究道路和橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。二是模型結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計人員應(yīng)從力學(xué)角度檢查道路橋梁的靜載荷，進行結(jié)構(gòu)建模。三是材料和載荷的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計人員要充分利用各種材料模擬道路橋梁結(jié)構(gòu)，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計流程，顯著提高設(shè)計效率。四是根據(jù)施工環(huán)境條件分析具體項目，節(jié)約項目建造成本，縮短項目周期，確保項目質(zhì)量。

3.2 合理選擇計算方法

在道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員必須正確選擇計算方法。一是根據(jù)垂直軸和水平軸的實際情況進行合理計算，檢測坐標(biāo)系的邊界變量范圍，得到目標(biāo)函數(shù)輪廓和最終的目標(biāo)函數(shù)值，因此該計算方法就是道路橋梁的二維結(jié)構(gòu)計算方法。二是函數(shù)極值的計算度量，它利用函數(shù)不等式捕獲變量的實際情況，再獲得相關(guān)的函數(shù)極值。三是同態(tài)設(shè)計度量，該度量與功能極值計算度量類似，可以使用函數(shù)不等式作為方程，在減少計算目標(biāo)的同時提升計算效率。

3.3 提升防水結(jié)構(gòu)性能

防水結(jié)構(gòu)施工是道路橋梁建設(shè)的重要組成部分。道路、橋梁的使用壽命和質(zhì)量都受其防水性能的影響，因此設(shè)計人員必須確保道路和橋梁具有良好的防水結(jié)構(gòu)。道路橋梁防水工程主要包括防水和排水工程，人們要采取措施，防止?jié)碀n，做好排水工作。如果道路橋梁排水系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致大量雨水積聚在橋梁和道路上且長時間不能排出，雨水會滲入道路和橋梁內(nèi)部，嚴(yán)重侵蝕道路橋梁結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)化設(shè)計中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮防水和排水，提升防水性能。設(shè)計人員可以選擇防水性能好的建筑材料制作防水層，提高道路和橋梁的整體防水性能。

3.4 合理選擇混凝土

鋼筋混凝土是一種復(fù)合材料，在道路橋梁結(jié)構(gòu)中非常常見。為了提高建筑工程質(zhì)量，設(shè)計人員要合理選擇鋼筋混凝土，增加混凝土厚度，以有效保護鋼筋。混凝土可以防止鋼筋長時間使用時發(fā)生腐蝕，提高項目的安全性，同時延長項目的使用壽命。此外，混凝土的耐久性也會影響道路橋梁的質(zhì)量和使用壽命，因此設(shè)計人員要提高混凝土的耐久性。但是，部分企業(yè)為了獲得更多利潤而選擇低強度混凝土，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性和項目質(zhì)量，因此設(shè)計人員要確?；炷另椖繎?yīng)用的合理性，有效提升項目施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

隨著我國運輸業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，道路橋梁建設(shè)規(guī)模不斷擴大。為了確保道路橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的安全，設(shè)計人員必須轉(zhuǎn)變觀念，采用新的設(shè)計方法。筆者相信，在設(shè)計人員和施工人員的共同努力下，未來，結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中會得到更廣泛的應(yīng)用。

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