结构化设计在道路桥梁设计中的应用研究

结构化设计在道路桥梁设计中的应用研究

姜慧

广西中核审图有限公司

摘要：结构化设计在道路桥梁设计中的应用，不仅可以有效提升道路桥梁的承载能力，而且可以显著改善道路桥梁的安全性、适用性和耐久性，进而延长桥梁的使用寿命，本文阐述了道路桥梁设计原则与结构化设计的必要性，对结构化设计在道路桥梁设计中的应用进行了探讨分析。

关键词：道路桥梁设计；原则；结构化设计；必要性；应用

一、道路桥梁设计原则与结构化设计的必要性

1.道路桥梁设计原则

为了保障道路桥梁质量，在其设计过程中需要坚持一定的原则，才能够更好的保证道路桥梁的整体性能。笔者认为需要坚持以下原则：（1）最大限度的满足建设功能的要求，并且要整合多种资源，优化成本，缩短建设工期；（2）严格按照国家现行的设计规范和设计标准进行方案的设计；（3）采用标准化设计标准，并且要积极的推广并应用可靠性设计方法、结构优化设计方法等现代化的设计手段，以此来提升设计的科学性；（4）要积极的采用更为先进且更为经济的新型结构和新型材料。

2.结构化设计的必要性

桥梁设计的传统流程首先是依据传统经验先制定最初的设计方案，包括结构尺寸和制造的工艺，材料的选择和总体的布置等方面；接着是对结构进行分析；最后进行力学分析，检验设计结构是否可行，并根据不同情况进行修改。传统的设计方法无法做到最优设计面对日益复杂的道路结构需求。因此，结构化设计更凸显其作用。结构化设计主要的思想就是把设计分为具有单一功能且相互独立的模块结构，包括概要设计和详细设计。通过结构图来描述设计阶段事宜。结构化设计在现代社会来说不仅是道路桥梁设计方法的最佳选择，也是道路桥梁发展的需要。这种方法有利于道路桥梁工程的设计方案优化，保障工程的质量水平，保障施工顺利进行有利于实现道路桥梁工程的使用价值和经济效益并行。

二、结构化设计在道路桥梁设计中的应用分析

1.结构化设计在道路桥梁设计中应用的要求

（1）对截面形式进行合理的选择。当前，道路桥梁在建设中使用的原材料较多，道路桥梁自身所要承受的载重也比较大，因此，需要选择轻重量，复合整体性结构的结构，在这其中圆柱形截面便是应用较多的案例。

（2）保证道路桥梁结构的连续性，为了使成本降低，增大整体结构的受力范围，结构设计中需要将各个结构相互联系和作用，使每个结构都可以均匀受力，同时减少力的作用带来的压力，降低使用材料。

（3）重视结构和材料之间的相互整合。在结构设计中，应该有效分类各类材料，如果结构受力较大，就需要采用随之对应的形状和材料，从而将力的最大支撑作用得以发挥。最后，对道路桥梁设计中的各个部位主要特征进行掌握，只要这样，才能正确对其相对应的设计方案进行分析，将完善的设计方案对应适合其特征的道桥建设，不仅有利于对工程的掌握，而且能够在结构化设计中做出正确的选择。

2.结构化设计的计算模型

结构化设计在道路桥梁设计中的应用主要包括离散化结构、模型化结构以及材料和荷载尽可能简化的计算模型。首先，针对离散化结构来说，这种结构简单的说就是将道路桥梁的整个结构划分为每一个独立的结构。这种独立的结构有很多的优势，一方面进行受力分析比较方便，另一方面对于设计和施工来说比较方便；其次，对于模型化结构来说，很多的道路桥梁在设计时都要对其进行力学分析，然后把道路桥梁结构自身存在的规律总结出来，而这种设计模型，能够在总结的规律中找出最重要的矛盾，并进行分析，而且可以利用模型具体明确的展现出来，真实形象，对指导道路桥梁施工具有很重要的意义。最后，材料和荷载尽可能简化。道路桥梁工程在进行结构化设计时，通常会假设材料具有理想的弹性与塑性，同时还用有限的参数进行无限自由度随机荷载的模拟，这些有限的参数都是具有概率特性的参数，在进行结构化设计时，能够将材料以及荷载的计算变得更加简化，同时能够更好的进行施前的结构设计。总之，在对道路桥梁进行设计中，务必要谨慎选择所用的计算模型，计算模型的选型一定要紧贴实际情况，并且可以对真实的桥梁受力进行准确的反应，只有这样，才可以制定出最合理和科学的计算模型。

3.结构化设计在道路桥梁混凝土工程中应用的要点分析

（1）主梁设计要点分析。装配式简支梁结构区别于整体式简支梁结构的突出特点在于可将预制独立构件进行运输与吊装，并且通过现场安装、拼接制梁。在设计中即可实现对自动化、机械化的施工技术应用，节省部分劳动力和施工原材料，并大幅提高人物力的生产效率，施工过程也不会受到季节的影响，是为采用此种桥梁设计型式的关键。主梁结构作为桥梁上部结构的主要承重构件，设计型式通常分为T形和箱型两种，箱型结构主梁仅被应用于预应力混凝土结构梁之中。设计采用箱型结构主梁既需要对主梁结构的间距与片数作要求，主梁间距与片数两者相互制约，即间距小则片数多、间距大则片数少。而主梁的高度及细部尺寸则需根据相关的荷载计算方法确定，若主梁对称布置，梁身所受荷载同样对称分布，即需以杠杆法进行相关计算，否则即需以偏心受压进行相关计算。二种情况相同点在于内力取值均以取最大值作为控制设计的标准，但这种内力取值标准不可作为主梁结构各个截面的最不利状况的受力计算，因为从其计算原理来看，计算结构存在较多的不安全因素。

（2）桥台设计要点分析。在桥台设计的过程中，需要重点关注型式的选择问题。装配式简支桥梁对于桥台结构的选择比较常见的有轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台和埋置式桥台三种。轻型桥台结构型式具有体积小的特点，其设计应用可作为一种挡土的翼墙结构。钢筋混凝土薄壁桥台可设计将台身埋置于桥梁护坡中，从设计角度讲，既可以减小桥台结构受到上部荷载的作用力，又可以保证桥台处的预留空间。但是，从某种程度上分析桥台前的护坡由于是采用片石混凝土施工作表面防护的一种永久性设施，存在着被洪水冲毁而使台身裸露的可能，因此，在设计时必须进行相关的强度和稳定性验算。

三、结构化设计在道路桥梁设计中的具体应用分析

当前结构化设计在道路桥梁设计已被广泛运用。在实际运用中，还需要相关人员在仔细掌握结构化设计相关理论的基础上，结合具体需要科学运用于道路桥梁设计。笔者在实践工作中，将结构化设计方法应用于某市政道路桥梁中的桥头搭板中，取得了很好的应用效果。在实际运用中，对其埋深进行了详细计算，并根据实际情况进行了一定程度的调整，在此基础上分别对搭板的长度、厚度以及宽度进行了计算调整，只有这样，才能有效对搭板进行科学合理的优化。同时借助计算机辅助技术进行了结构化设计，不仅使计算结果更加精准以及数据更加客观，而且对桥梁效果图进行了合成，有效地对桥梁的综合性能进行了考虑，大大缩短了桥梁的设计耗时。

四、结束语

结构化设计在道路桥梁设计中的应用是道桥设计施工中的关键性环节，直接影响到道桥工程的整体质量。并且道桥结构设计要点较多，在设计中既需要满足道桥结构设计的原理，又需要符合道桥的实际，因此对结构化设计在道路桥梁设计中的应用进行分析具有重要意义。

参考文献

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[2]胡楠,戴公连.仿生理念在桥梁设计中的应用[J].世界桥梁,2009.

[3]周建锋.新技术在公路桥梁设计中的应用分析[J].建设科技,2016.