结构化设计在道路桥梁设计中的应用水君

结构化设计在道路桥梁设计中的应用水君

水君徐根弟

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司南京分公司，江苏南京210000）

摘要：道路桥梁是交通网络的重要组成部分，然而在发展的过程中还存在着或大或小的问题函待解决，只有通过提高道路桥梁设计及建造技术才能有效的解决这一问题，从而使得道路桥梁建设兼具安全性与经济性。

关键词：道路桥梁设计；结构化设计

前言

道路桥梁工程在社会经济发展中占据着不容忽视的地位，如果道路桥梁存在设计问题，不仅会影响工程的施工质量，还会给行车带来一定的安全隐患。因此，为了增强道路桥梁的安全系数，提升其耐久性，应该加强道路桥梁的结构化设计。

1结构化设计在道路桥梁设计中的应用原则

1.1科学性原则

对道路桥梁施工过程中，应当合理的选择适合的结构，从而为道路桥梁以及结构化配置的科学性、合理性提供一定的保障。在整体架构不受影响的条件下，进行其结构化位置的调整，并对其内部结构进行科学优化。这在一定程度上会使桥梁内部存在的故障被减少，从而使结构具备一定的科学性。

1.2简约化原则

设计的桥梁结构尽量要简单，通过对路径的简化，使其结构的实力被传递，使得外部负荷被有效分散，进而提升结构的强度，是道路桥梁施工所使用的材料被减少，工程成本被降低。

1.3整体性原则

在进行道路桥梁优化设计的过程中，应当将其优势充分利用，这样才能使桥梁结构的整体性被突出。针对特殊性的道路桥梁需要重点关注，保证其具备一定的稳固性。通过在整体上的设计，进而使结构的承受能力被提升，在确保施工质量的前提下，科学控制道路桥梁在建设过程中所消耗的成本。

1.4综合性原则

对道路桥梁进行结构化设计的过程中，应当站在材料以及桥梁结构两个方面进行考虑。一方面，分析桥梁的不同位置应当采用怎样的材料，保障桥梁结构被优化的前提下，对材料进行科学选择和应用，使其具有一定的合理性；第二方面，对不同形状的受力特点进行分析，使道路桥梁的结构设计效果达到最初的目的。

1.5连续性原则

当下，交通运输的流量正在逐年增加，这使得道路桥梁的数量也在逐渐提升，并且其所承担的荷载也在随之增大。在这样的背景下，为了使桥梁的整体性以及桥梁整体结构的稳定性得到一定的保障，在进行桥梁的结构化设计过程中，应当根据建设的实际需要，使桥梁结构具备一定的一体化以及连续性。当道路桥梁结构在受力的情况下，使得受力面积被扩大，传输途径被适当减小。同时要拥有合理的结构、有效节约材料、施工过程足够便利等优势。在这一基础上，使设计好的道路桥梁结构具备连续性和稳定性。

2结构化设计在道路桥梁设计中的应用

2.1结构化设计中常用的解法分析

进行道路桥梁设计过程中，几种常用的解法分析包括以下几种：（1）网络搜索法。这种方法属于一种十分直观的方法，网络搜索法可以将范围内的问题进行划分，使其成为若干个网格点，这些网格点分别代表着一个对应的设计，这样就能按照一定的规律对其进行逐一搜索。采用这样的方式能很快的找到最具优势的网格点。对这种方法进行使用的过程中，首选要固定一个变量；其次在和另外的变量进行从大到小的验算，这样就能使所有的网格点在一定条件下满足规定要求，进而使所选出的能够和目标相符合的网格点，获得最优解。（2）求解函数值，如果想要计算出函数的极值，就需要将之中的约束不等式改成等式的形式，并且采用一定的方式将变量消除，这种方式就能够使目标函数被转换成只含有一个函数的等式，然后进行目标函数的计算，就可以得出这一函数中的最小值和最大值，这一计算方在桥梁结构设计中具备十分重要的意义。（3）图解法，这种方式是一种较为常见的结构和设计解法，在二维桥梁结构设计中有着广泛的应用，这种设计方式在实际桥梁结构设计过程中共关系到两个设计变量。其方式是将其中一个变量作为设计纵坐标，另外一个变量作为横坐标，根据这一坐标就可以分别画出具有一定约束性的曲线图。并且可以得出这两个界限被约束的范围，进而在这一范围内做出这一函数的等值线。这时设计者看到所作出的等值线和所约束范围的边线之间存在着相切的关系，并且这一目标函数就是等值线和范围边界的切点。

2.2同态设计法在道路桥梁设计中的应用

将道路桥梁设计中的不等式约束转换为等式约束，这样做的主要目的是为了缩小设计空间的可行性。采用这种方式得出的解与原解相比处于较为劣势的地位。尽管这种方式存在着一定的不足之处，但是进行道路桥梁、结构设计中仍然被广泛的使用。在进行道路桥梁结构设计过程中，采用同态设计法可以使复杂计算问题转化为更加容易的计算。

2.3结构化设计在道路桥梁设计中的应用实例分析

设计者如果要想将结构化设计应用在道路桥梁的结构设计中，那么设计者就要充分的认识到结构化设计在结道路桥梁中的重要性。进行道路桥梁设计过程中，设计者首先要学习结构化设计的相关理论知识，充分掌握其计算方式。其次是根据道路桥梁建设过程中的实际需要，将结构化设计充分的应用在其中。以某立交桥工程项目为例，这一桥梁中的桥头搭板采用结构化设计方式，对其进行应用的过程中，设计者不仅进行了深埋的科学计算并调整，并且对搭板的厚度以及长度和宽度等进行适当的计算和调整。这样做，可以使桥头的搭板得到优化设计。当前，道路桥梁设计中结构化设计一般均通过计算机进行设计，这样就可以使现代化道路桥梁的优势被充分展现出来，并具备一定的现代风格。利用计算机，可以使结构化设计中的各种变量数据的计算更加方便。所以，进行道路桥梁的结构化设计过程中，应当将计算机技术充分利用，从而使模型设计得到优化。通过这样的方式，使得道路桥梁的综合性得到一定保障，并且可以使道路桥梁的设计时间被有效缩短。

2.4结构化设计在道路桥梁设计中的实际应用

（1）在防水结构设计中的应用

在对道路桥梁防水结构进行设计的过程中，需要从整体层面考虑，在保证结构合理性和可靠性的同时，关注道路桥梁面层的物理性质，通过合理的工艺技术以及材料选择，确保路面不起皮、混凝土不脱落，不存在结构裂缝。同时，应该关注路面的平整度问题，通过混凝土工程的设计，将路面与混凝土铺设成一个紧密结合的整体，保证防水的平整。不仅如此，考虑到防水结构在道路桥梁工程中的重要性，在设计时，应该从设计需求出发，选择具备良好延展性和抗拉力的施工材料作为基础，结合先进的施工工艺，实现防水结构的整体性。另外，防水结构还包括了排水管和集水管，应该对其设计进行规范，通过严格的标准和规范，对排水设施的安装和施工进行约束，保证其施工质量，避免在道路桥梁结构以及混凝土构件的位置出现腐蚀和渗透现象，保证道路桥梁结构的稳定性和安全性。

（2）在混凝土工程设计中的应用

首先，在道路桥梁结构设计中，应该充分重视混凝土工程的设计，结合实际需求以及混凝土施工规范，对混凝土中钢筋保护层的厚度进行明确，确保保护层功能的充分发挥，避免钢筋的外露、锈蚀等问题，进而保证道路桥梁结构的安全；其次，应该注重混凝土结构的耐久性和稳固性，在道路桥梁结构设计中，对混凝土材料进行合理选择，对混凝土配比进行有效规划，确定水泥用量、强度级别等参数，保证道路桥梁结构的稳定；然后，道路桥梁结构的设计应该充分考虑各方面的影响因素，对结构机械能优化，提升混凝土结构的抗裂性能，减少裂缝的产生，确保道路桥梁结构能够切实满足实际使用的需求。

（3）在构造配筋设计中的应用

道路桥梁在使用过程中，受各种因素的影响，混凝土很容易出现开裂的情况，这些裂缝的存在，不仅会影响道路桥梁整体的稳定性和使用寿命，还可能为雨水提供渗透渠道，对内部结构进行侵蚀，进而导致裂缝的进一步扩大。针对这种情况，应该采用结构化设计的方式，增强构造配筋设计，通过增加构造配筋的方式，对混凝土裂缝进行有效控制，增强混凝土结构的抗裂性能。需要注意的是，在对构造配筋进行设计时，应该充分考虑成本问题，避免盲目增加配筋而导致成本过高的情况，保证工程的经济效益。

3结语

结构化设计和传统设计方式存在着较大的差别。这种设计方式所考虑的问题十分全面，可以根据桥梁的不同，制定具有一定针对性的设计方案，使道路桥梁设计具备一定可行性和可靠性，同时也具备着一定的经济特征。

参考文献：

[1]李艳晖．结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J]．中国新技术新产品，2013（17）

[2]庞开胜．道路桥梁设计中结构化设计的应用探析[J]．门窗，2014（12）

[3]陈杰，崔炫，来苏群，申友波．浅析结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J]．黑龙江交通科技，2015（7）