结构化设计在桥梁设计中的应用分析

结构化设计在桥梁设计中的应用分析

韦雨强

南宁市勘察测绘地理信息院 广西南宁 530000

摘要：随着国民经济发展，当前我国的桥梁设计施工水平突飞猛进，而在众多提高桥梁设计施工质量的技术中又以结构化设计的成效最为显著，此技术也成为了现代桥梁设计施工的核心技术。结构化设计有何价值？又有那些具体应用，是本文探讨的主要目的。下面就对此展开分析。

关键词：结构化设计；桥梁设计；应用

1 桥梁设计中结构化设计的价值

结构化设计主要是指在对数据结构及程序结构进行设计的过程中，同步进行细化、编写及审评。在桥梁设计中应用结构化设计，可以从各个角度设计出不同的桥梁模型，进而结合实际情况选取最优的设计方案。同时，采用结构化设计，还可以分析出桥梁建设施工过程中可能出现的未知因素，进而制定相应的预案，以此保证桥梁的安全性、耐久性。将结构化设计应用于桥梁设计中，具备较为典型的模块化设计理念，其中的不同模块都是相对独立的个体，并具备独特的功能与属性。一般来说，结构化设计主要包含了概要设计和详细设计两类方法，就能通过结构图直观地描述出所设计的桥梁，最大化地保证桥梁设计的准确性。

2 结构化设计在桥梁设计中的应用原则

基于结构化设计的桥梁设计，有利于提高桥梁的安全质量，同时可以降低桥梁施工成本。为此，在设计中应注意一定的应用原则。首先，应保证结构稳定性，稳定性是结构化设计中的基本原则。目前我国交通运输量越来越大，桥梁在实际运行过程中面对越来越大的载重负荷，因此，在结构化设计中必须重视桥梁的耐久性和承载性，使桥梁的整体结构更加稳定。其次，结构化设计应注重综合性，尤其应关注桥梁的结构和施工材料。在不同的结构设计中应对其优劣势进行分析，然后对桥梁设计进行有针对性的优化设计，选择最适宜的建筑材料和更最合理的截面形式，最大化减轻桥梁的自重。最后，结构设计应符合整体性。设计应考虑全局，不仅要保障桥梁设计的整体稳定性，还要对特殊结构部位进行强化，比如桩基、桥墩及软基等结构的设计处理，保证桥梁的关键部位得到最科学合理的设计，从而保证桥梁建筑施工的整体稳定和质量安全。

3 结构化设计计算模型概述

在桥梁设计中应用结构化设计，主要包含离散化结构、模型化结构和简化计算模型。离散化结构主要是细分桥梁结构，产生相对独立的结构，相关人员能较为轻松地分析这类独立结构的受力情况，使得相应的设计与施工更为简便。模型化结构主要是在设计桥梁之前，开展准确的力学分析，总结出结构规律，并找出规则中所存在的矛盾，接着深入对其进行分析，最后通过模型直观地展示出所设计桥梁的形象。简化计算模型主要是最大程度简化桥梁荷载及建设所需的材料。在桥梁设计中应用结构设计，一般会假定建设所需的材料，假设其具备较为理想的弹性与可塑性，并通过有限的参数来开展无限自由度的随机荷载模拟，这样一来，能够有效简化荷载及材料的计算，提升了工作效率，保证了工程质量。

4 结构化设计在桥梁设计中的应用

4.1 结构化设计应用于桥梁混凝土设计

钢筋混凝土是桥梁建设中最为关键的材料，其强度及耐久性直接关系着桥梁的坚固程度。因此，在进行桥梁结构化设计时，应当重视混凝土设计，对钢筋混凝土的保护层厚度进行加强，充分保证桥梁工程的质量。同时，桥梁的使用寿命、工程质量与混凝土的耐久性有着较为密切的联系，在桥梁结构化设计时，应当充分考量混凝土的耐久性，选取质量达标的混凝土材料，防止在施工过程中出现意外。在桥梁混凝土设计时，还要考虑到混凝土开裂这一情况，选取最优的配筋结构，最大化地减少桥梁中混凝土开裂的出现频率，如图1所示。

图1：混凝土开裂

4.2 在桥梁设计中优化钢筋保护层厚度

目前桥梁设计施工基本都采用钢筋混凝土的结构，这样的结构使桥梁的整体性更好。但是在实际应用过程中，钢筋容易被腐蚀，导致钢筋的综合性能下降，从而降低道路桥梁的耐久性。对此，在结构化设计中，应在桥梁设计中注重钢筋保护层的优化设计，加强对钢筋混凝土结构中易腐蚀部位的保护，比如，优化钢筋保护层的厚度，这样可以有效提高钢筋抗腐蚀能力，提高钢筋的实际使用寿命，有利于桥梁的运营年限。

4.3 结构化设计与装配式桥梁结合

当前我国桥梁主梁设计中，大都采用了整体现浇桥梁结构，而桥梁结构化设计时，则可以采用装配式桥梁结构，如图2所示。与前者相比，装配式桥梁具有施工周期短、减少交通拥堵、确保施工质量、降低劳动成本、减少资源浪费、降低环境污染、提高施工安全性等显著优点。目前，国内较为先进的方式是全预制拼装桥梁。所谓全预制桥梁，是一种将混凝土桥梁上部和下部结构的主要构件在工厂或预制场集中预制、现场拼装的桥梁。结构化设计中，桥墩的设计内容主要包括：预制连接装置设计，即对预制拼装立柱、盖梁结构连接件及装置，比方连接套管、波纹膨胀节、波纹换热管等元件，结构化设计可更好地满足快速拼装立柱盖梁的需求。确定合理的盖梁设计理论及设计参数，分析预制节段受力情况，找出其关键影响因素，研究施工工艺及设备使用标准，从而得出合理的设计参数和吊装方案。

图2：全预制拼装桥梁

4.4 “BIM+信息化技术”与桥梁结构化设计相结合

在桥梁结构化设计过程中，结合“BIM+信息化技术”有效规避了施工建设过程中出现的资源过度损耗和经济损失。利用BIM技术强大的的参数化构造理论及系统设备，并在先进的信息化技术支撑下，快速建立3D立体模型，并开展参数化模拟施工，把以往粗陋现场化的传统土建施工，转变为精细的数字化安装工程，不仅能有效减低资源损耗，提升工程建设速率和质量，规避各种施工安全事故。实际建设中，利用“BIM+信息化技术”参数化建模优势，提升各类参数的精准性，准确计算各构件的指标含量，有利于提升施工项目的过程结算质量。在“BIM+信息化技术”背景下，利用其可视化技术特点，可将设计者的施工意图能更直观更详细地展现在施工者面前，这对于施工人员准确把握各类参数和技术要求具有重要作用。另外，利用“BIM+信息化技术”平台，更便于施工管理人员对工程中各装配结构件和现浇组合工程方案进行合理性论证，以确保整个工程的建设质量。

5 结束语

总的来说，结构化设计不仅能够在一定程度上改善传统桥梁设计中的各种问题，而且也可以对一些设计过程中的细节、小节进行提升，确保桥梁建设质量，同时，加强桥梁的安全性，提高桥梁的使用寿命。本文就以结构化设计在桥梁设计中的价值，点明目前结构化设计在桥梁设计中的具体应用方式，希望能够对桥梁建设水平的提高有所参考，也期待我国交通事业在未来的更好发展。

参考文献：

[1]朱仕卿，张海东.结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2019，（27）：199-200.

[2]王晓路，张建设，郭建民.结构化设计在道路桥梁设计中的应用探究[J].建筑工程技术与设计，2019，（30）：139-140.