劉銀峰

摘 要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路橋梁工程的整體設(shè)計(jì)有了明顯的進(jìn)步。為了使道路橋梁設(shè)計(jì)更加的精細(xì)化和高效化，必須運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念。本文分析了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，有效保證了道路橋梁設(shè)計(jì)的整體優(yōu)化水平。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì);道橋設(shè)計(jì);離散式模型

中圖分類號(hào)：U442.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）07-0113-02

Abstract： With the rapid development of social economy in China， the overall design of road and bridge engineering has made remarkable progress. In order to make the design of road and bridge more refined and efficient， structural design concept must be applied. This paper analyzed the practical application of structured design in road and bridge design， effectively guaranteed the overall optimization level of road and bridge design.

Keywords： structural design;road and bridge design;discrete model

在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須保證橋梁設(shè)計(jì)整體的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。在傳統(tǒng)道路橋梁設(shè)計(jì)過程中，主要目標(biāo)是滿足設(shè)計(jì)的規(guī)范需求。但是，這種設(shè)計(jì)方法并沒有針對(duì)道路橋梁中存在的問題和各種意外因素進(jìn)行判斷，也無法提高道路橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，所以必須運(yùn)用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)提高整個(gè)道路橋梁施工的安全性與穩(wěn)定性[1]。

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

首先在傳統(tǒng)道路橋梁設(shè)計(jì)過程中，必須針對(duì)橋梁的材料尺寸制造工藝等方面進(jìn)行全面分析，并且針對(duì)結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行研究，通過運(yùn)用力學(xué)的手段計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，按照不同的施工類型進(jìn)行修改。盡管這種設(shè)計(jì)方法應(yīng)用非常普遍，但是，當(dāng)?shù)缆窐蛄喊l(fā)生沉降時(shí)，極易導(dǎo)致通行車輛出現(xiàn)頻繁跳車，也會(huì)使路橋工程地基結(jié)構(gòu)下沉的程度更深。在結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)過程中，主要通過自頂向下細(xì)化、模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)程序，對(duì)道路橋梁的具體功能和相互獨(dú)立的模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖提高道路橋梁設(shè)計(jì)描述的整體質(zhì)量。在道路橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)用的同時(shí)，必須根據(jù)道路橋梁的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行判斷與分析，以提高道路橋梁設(shè)計(jì)的整體效果[2]。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)不同的模型

2.1 離散式模型

在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過程中，必須將結(jié)構(gòu)的無限自由度轉(zhuǎn)化為有限自由度。所以，需要對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行分解，將整體結(jié)構(gòu)劃分成不同的模塊，即離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過這樣的設(shè)計(jì)方式，既能保證不同結(jié)構(gòu)之間的受力，又能夠簡化設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

2.2 模型化設(shè)計(jì)

通過運(yùn)用力學(xué)原理對(duì)道路橋梁的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，明確橋梁結(jié)構(gòu)的規(guī)律，通過處理結(jié)構(gòu)的主要矛盾，保證整個(gè)道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加具體，使得實(shí)際施工過程中能夠更加方便快捷。

2.3 簡化材料的荷載設(shè)計(jì)

通常情況下，結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過程中，必須針對(duì)材料的理想塑性和理想彈性進(jìn)行分析。通過結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)，能夠利用各種軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行無線模擬，保證結(jié)構(gòu)材料的自由度和隨機(jī)概率不斷變化。通過對(duì)這些有限參數(shù)進(jìn)行分析，能夠優(yōu)化整個(gè)材料設(shè)計(jì)的整體效果，通過結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)能夠提高材料的整體荷載，并且在計(jì)算時(shí)得到簡化促進(jìn)施工結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。在對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過程中，要合理選擇計(jì)算模型，只有加強(qiáng)對(duì)橋梁實(shí)際受力情況的分析，才能夠真正反映出橋梁結(jié)構(gòu)的受力變化效果。在選取計(jì)算模型過程中，考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體情況才能夠確定最合適的計(jì)算模型。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)常用的方法

3.1 圖解法

通過利用二維結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)變?yōu)闄M坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的模型，運(yùn)用約束條件使得整個(gè)曲線圖形的上下約束線內(nèi)部的目標(biāo)函數(shù)得到控制。通過一系列的等值線和可行區(qū)域的外切界限相接，保證目標(biāo)函數(shù)的獲取質(zhì)量[3]。

3.2 同態(tài)設(shè)計(jì)法

同態(tài)設(shè)計(jì)法是將不等式轉(zhuǎn)換為約束等式，減少了空間設(shè)計(jì)的可行性。在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，充分約束具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，提高橋梁設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，運(yùn)用同態(tài)設(shè)計(jì)法減少復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題。

3.3 網(wǎng)絡(luò)搜索

運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)搜索能夠?qū)⒁欢ǚ秶鷥?nèi)的道路橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)格點(diǎn)，而不同的網(wǎng)格點(diǎn)代表不同的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律逐漸搜索網(wǎng)格點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)尋找到最優(yōu)的網(wǎng)格點(diǎn)。通過網(wǎng)絡(luò)搜索能夠保證橋梁設(shè)計(jì)的整體效果。在運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)搜索方法設(shè)計(jì)時(shí)，首先要明確固定變量，并且對(duì)其他的變量進(jìn)行驗(yàn)證，獲得所有的搜索點(diǎn)，保證這些數(shù)據(jù)點(diǎn)符合約束條件，最后要選出符合目標(biāo)函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，這都屬于最優(yōu)解。

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁中的應(yīng)用原則

在采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的過程中，首先應(yīng)該針對(duì)橋梁剛度和截面形式，進(jìn)行科學(xué)合理的判斷，要想減輕整體結(jié)構(gòu)的重量，必須調(diào)整結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力分布范圍，保證材料配置剛度符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。這樣不僅可以提高施工效果，而且還能節(jié)約施工材料。在施工設(shè)計(jì)過程中，必須符合連續(xù)性的要求，全面分析道路橋梁各個(gè)部分的形態(tài)，提高線路設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)受力范圍不斷增大，減少因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)自身的承載力受到整體內(nèi)力的影響，減少材料的使用。通過運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)判斷不同材料的幾何形狀和受力特征，并且要針對(duì)不同材料的性能進(jìn)行充分組合，達(dá)到減少結(jié)構(gòu)材料使用的目的，也能提高整體的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的過程中，還要充分研究各部分的構(gòu)件受力性能，最大程度上體現(xiàn)受力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，保證橋梁結(jié)構(gòu)，以滿足不同施工要求和不同環(huán)境的設(shè)計(jì)需求，對(duì)各種情況進(jìn)行優(yōu)化，使受力桿的數(shù)量不斷減少，并且達(dá)到綜合運(yùn)用的效果。

5 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的不同應(yīng)用

5.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁工程中的防水設(shè)計(jì)應(yīng)用

道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)道路橋梁施工具有非常關(guān)鍵的影響，如果在路面上出現(xiàn)滲水問題無法及時(shí)排出，容易導(dǎo)致路面滲漏，進(jìn)而影響道路橋梁的實(shí)際使用效果。為此，必須加強(qiáng)道路橋梁路面防水層的設(shè)計(jì)規(guī)劃，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。首先應(yīng)該在防水層進(jìn)行重點(diǎn)部署保證鋪設(shè)防水層，有效避免雨水滲漏，通過選擇密實(shí)度更高的混凝土作為整個(gè)混凝土表面的原材料，而且還應(yīng)混入鋼筋網(wǎng)絡(luò)，減少混凝土開裂的概率，進(jìn)而達(dá)到防水的目的。另外，通過運(yùn)用防水層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證路面的黏結(jié)性，避免路面掉皮脫落的問題，使得混凝土與路面形成統(tǒng)一的整體，保證路橋的抗拉強(qiáng)度和延展性。

5.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在路橋施工中混凝土施工中的應(yīng)用

混凝土施工包括鋼筋和混凝土，在道路橋梁施工中，必須保證鋼筋具有耐腐蝕的特點(diǎn)。通過運(yùn)用結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)能夠判斷影響鋼筋腐蝕性的變量因素，從而優(yōu)化鋼筋混凝土的整體施工效果。另外，通過結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)，能夠保證混凝土的持久性。由于混凝土在施工過程中出現(xiàn)削減工料的現(xiàn)象，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，忽視了整體布局的問題，很容易導(dǎo)致計(jì)算失誤。所以，在混凝土設(shè)計(jì)的過程中，必須保證混凝土的整體耐久性，不斷提高混凝土的耐久性，加強(qiáng)材料配合比的管理。

6 結(jié)論

通過深入分析結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的使用情況，優(yōu)化了道路橋梁整體施工設(shè)計(jì)的效果，提高了橋梁整體的穩(wěn)固性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]樂建元.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].交通世界，2018（15）：128-129.

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[3]任傳林.淺議結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（5）：88-89，92.