陳 杰，崔 炫，來蘇群，申友波

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計的模型構(gòu)建

1.1 離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計

離散化結(jié)構(gòu)設(shè)計指的主要是將道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)分成部分，也就是將結(jié)構(gòu)的無限自由度轉(zhuǎn)為有限自由度。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有利于對結(jié)構(gòu)進行受力分析，能夠?qū)⒃O(shè)計施工簡便化。

1.2 模型化結(jié)構(gòu)設(shè)計

模型化的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容是對道路橋梁中的結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律進行受力原理的分析，這樣做的好處是將結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更加具體，有利于對結(jié)構(gòu)的處理。

1.3 簡化的材料和荷載結(jié)構(gòu)化設(shè)計

這種設(shè)計方法主要是使用簡單理想的材料模擬道路橋梁的機構(gòu)化設(shè)計。這樣做的好處是簡化道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計過程，使得設(shè)計施工能夠更加合理的展開。但要注意的是，這種設(shè)計方法是否符合實際情況，基本取決于計算模型的選擇，因此在選擇計算模型時，要慎之又慎。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計的常見計算方法

2.1 圖解法

圖解法的應(yīng)用原理是分別將某兩個設(shè)計變量作為橫縱坐標(biāo)，依據(jù)變量的影響情況作出坐標(biāo)系中的圖形，根據(jù)變量的函數(shù)不等式得到兩種變量在坐標(biāo)系內(nèi)的約束區(qū)域，并作出目標(biāo)函數(shù)的等值線，確定其切點，得出目標(biāo)函數(shù)值。圖解法在道路橋梁的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用比較普遍。

2.2 求解函數(shù)極值

函數(shù)極值的求解需要將結(jié)構(gòu)化設(shè)計中的設(shè)計變量函數(shù)不等式變?yōu)榈仁?，求解出變量的大小，進而求出函數(shù)的極值。

2.3 同態(tài)設(shè)計法

同態(tài)設(shè)計法仍然需要將函數(shù)不等式變?yōu)榈仁?，其目的是縮小設(shè)計空間，使計算更容易進行。但要注意的是，同態(tài)設(shè)計法所得到的值是比不上原值的，但由于其將結(jié)構(gòu)化設(shè)計的解法變得容易了，因此仍然得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4 網(wǎng)絡(luò)搜索的方法

網(wǎng)絡(luò)搜索是一種較為原始的方法，其優(yōu)點是比較直觀，能夠找到道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計的最優(yōu)解，缺點是計算較為麻煩，一般操作步驟是將所遇到的問題劃分成網(wǎng)格點，按照一定的規(guī)律從某個點開始，固定某個變量，逐步進行驗算，按照一定的順序進行搜索，直到找到最優(yōu)解為止。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計的原則

3.1 截面形式選擇

在進行道路橋梁設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)道路橋梁的負荷，考慮其本身的承重能力，盡量選擇符合對其的性能要求的截面形式。由于道路橋梁使用的材料較多，容易增加其自重，因此，要選擇重量小、結(jié)構(gòu)優(yōu)良的截面形式，在進行材料設(shè)計時，可以將材料設(shè)計成空壁式，減少道路橋梁的壓力。

3.2 支撐力的協(xié)調(diào)

道路橋梁的設(shè)計一定要注意其支撐力，使其均勻分布，更好地支撐橋梁，以免造成材料的浪費。

3.3 結(jié)構(gòu)連續(xù)性

道路橋梁是一個整體，因此在進行設(shè)計時必須要考慮到其結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，使道路橋梁的各個部分均勻受力，這樣，才能夠增加道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)的受力性，降低道路橋梁的建筑成本。

3.4 材料及結(jié)構(gòu)的相互整合

道路橋梁的結(jié)構(gòu)和材料對于其受力性和負載力都有十分重要的影響，因此，在進行道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計時，要注意對將材料和結(jié)構(gòu)相互整合，達到結(jié)構(gòu)和材料的最優(yōu)配置。受力較大的結(jié)構(gòu)需要使用優(yōu)質(zhì)材料，受力較小的結(jié)構(gòu)則使用質(zhì)量合格的材料即可。

3.5 全面掌握各個部位特征

在進行道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計時，要充分掌握道路橋梁的各個部分的特點，掌握各部分的結(jié)構(gòu)所需發(fā)揮的作用，完善設(shè)計方案，對道路橋梁的各個結(jié)構(gòu)進行充分的整合，作出結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳選擇，減少工程施工量，提高橋梁的運作性能。

4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 在道路橋梁防水設(shè)計中的應(yīng)用

道路橋梁的防水性能關(guān)系著道路橋梁的施工質(zhì)量和使用壽命，若沒有做好道路橋梁的排水防水工作，就會使得道路橋梁路面上的積水無法排出，長此以往，雨水會侵蝕道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響其正常運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時還會引發(fā)交通事故。在進行防水設(shè)計時，要加強對防水層的設(shè)計，選擇更加密實的復(fù)合纖維混凝土或使用與結(jié)晶材料混合的水泥，確保道路橋梁路面有較好的防水效果。此外，可以在混凝土施工中加入鋼筋網(wǎng)，防止混凝土開裂而使雨水進入其中。通常，防水層的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要達到以下標(biāo)準(zhǔn):第一，確?；炷僚c路面是一個整體，粘結(jié)性好，不出現(xiàn)起皮脫落的現(xiàn)象;第二，保證結(jié)構(gòu)具備一定的抗拉強度與延展性;第三，做好科學(xué)合理的排水管道設(shè)計，將雨水積水對道路墻梁路面的破壞降到最低。

4.2 在道路橋梁混凝土施工中的應(yīng)用

(1)增強鋼筋的混凝土保護層厚度

鋼筋混凝土是一種復(fù)合型材料，在道路橋梁的建設(shè)施工中應(yīng)用十分普遍，為提高施工質(zhì)量，加強對鋼筋混凝土的保護，在進行道路橋梁的設(shè)計時，要進行鋼筋混凝土的保護層設(shè)計，其主要作用是防止鋼筋混凝土的腐蝕，延長使用壽命，使其在使用中更加安全。提高對鋼筋混凝土的保護，可以加大對鋼筋混凝土的保護系數(shù)開始。

(2)符合混凝土耐久性的特點

混凝土的耐久性也直接關(guān)系到道路橋梁的施工質(zhì)量和使用壽命，然而在當(dāng)前混凝土的施工中，很多施工單位為追求利益最大化，在混凝土施工中容易出現(xiàn)偷工減料的情況，有時還會忽略道路橋梁的整體布局。因此，在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計時，要確?；炷恋哪途眯?，做好混凝土的配比和拌合，保證施工質(zhì)量，如表1 為結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求。

表1 結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求

(3)增強構(gòu)造配筋

混凝土開裂是各種混凝土工程中的質(zhì)量通病。在道路橋梁中，為防止混凝土開裂影響道路橋梁的使用狀況，可以增強構(gòu)造配筋，提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力。因此，在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計時，可以根據(jù)道路橋梁設(shè)計的實際情況，在一定程度上增強其構(gòu)造配筋。

5 結(jié) 語

道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計大大促進了橋梁道路設(shè)計方式的發(fā)展，使道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平得到了極大的提升。在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計時，要對道路橋梁的實際情況進行充分的分析和了解，選擇最節(jié)省成本、結(jié)構(gòu)承載力最強的方案。結(jié)構(gòu)化設(shè)計給道路橋梁設(shè)計帶來了全新的設(shè)計理念，改變了道路橋梁的設(shè)計方式，為我國道路橋梁的發(fā)展提供了充足的保障。

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