藺國(guó)軍

摘要：在近幾年，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。本文旨在介紹結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的必要性、應(yīng)用原則以及施工要點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展有著一定意義。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化；道路橋梁；設(shè)計(jì)形式

道路橋梁建設(shè)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用給設(shè)計(jì)帶到創(chuàng)新發(fā)展的空間。文章分析了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)于道路橋梁建設(shè)的重要性；首先通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了解，分析其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并列舉了幾點(diǎn)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)于道橋建設(shè)的重要作用。然后將結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的各個(gè)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行分析，不同的結(jié)構(gòu)具有不同的設(shè)計(jì)模型，同時(shí)被應(yīng)用到不同的道橋中根據(jù)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道橋中的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討了其應(yīng)用過(guò)程中需要遵守的原則，要充分考慮結(jié)構(gòu)化的各個(gè)作用進(jìn)行合理的應(yīng)用。

1道路橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的可行度

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用是為了更好地提高道路橋梁設(shè)計(jì)的可行性，它主要是綜合多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇。在道路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的原因主要是體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：是它能充分考慮道路橋梁的質(zhì)量，一定時(shí)期內(nèi)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)都符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求；二是在道路橋梁使用過(guò)程中，它能有效的應(yīng)對(duì)各種安全質(zhì)量問(wèn)題，并在第一時(shí)間內(nèi)確保道路橋梁設(shè)計(jì)的正常使用。在道路橋梁設(shè)計(jì)中，如何確保設(shè)計(jì)的可行性比較高，主要可以從結(jié)構(gòu)構(gòu)件荷載效應(yīng)以及承載力這兩方面加以改善，設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足這兩方面的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，這也是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)這兩方面性能的提升不僅僅可以提高道路橋梁設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，還能提高其使用性能。此外，在采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，必須對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行力學(xué)合理的分析，結(jié)合實(shí)際道路橋梁施工環(huán)境合理推斷出道路橋梁承載力的安全系數(shù)，通過(guò)模擬技術(shù)來(lái)測(cè)定安全系數(shù)指標(biāo)，從而更加安全可靠的使用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，提高道路橋梁安全性能。

2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的必要性

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)不僅能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)，還在其基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其材料的選定、工藝技術(shù)及設(shè)計(jì)參數(shù)等均通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行估算，然后分析整體結(jié)構(gòu)。最后通過(guò)檢驗(yàn)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)檢驗(yàn)來(lái)確定設(shè)計(jì)的可行性與合理性。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)于各項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不夠明確，設(shè)計(jì)方法過(guò)于老化。與之不同的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中，首先能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)進(jìn)行兼顧，從各個(gè)部位向整體進(jìn)行掌握。設(shè)計(jì)中的各個(gè)模塊設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等均通過(guò)先進(jìn)的程序技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從單一的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向多模塊的形式。其設(shè)計(jì)技能滿足日趨復(fù)雜的道橋建設(shè)，同時(shí)也能夠帶來(lái)精細(xì)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。有利于道路橋梁的可持續(xù)發(fā)展。

3道路橋梁設(shè)計(jì)中采用結(jié)構(gòu)化設(shè)汁的基本原則及模型的構(gòu)建

3.1結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的基本原則

在實(shí)際道路橋梁設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循最大程度減少結(jié)構(gòu)自身的重量，且不同施工材料剛度的配比都要符合道路橋梁截面要求，在保障道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)一定程度上還要保障道路橋梁施工的順利進(jìn)行，在保證道路橋梁質(zhì)量的前提下，盡量節(jié)省材料的使用，從道路橋梁整體結(jié)構(gòu)布局出發(fā)，將各工程材料及設(shè)備的使用充分發(fā)揮在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中，不僅僅提高了道路橋梁的承載力，更加優(yōu)化了施工設(shè)計(jì)方案，減少材料浪費(fèi)，大大節(jié)約了成本，提高了工作效率。一定意義上而言，這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)也滿足長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需要，最大程度的延長(zhǎng)了道路橋梁的使用壽命，提升了整體安全性能結(jié)構(gòu)。但這種方法的使用必須深入到道路橋梁設(shè)計(jì)的各個(gè)部分及細(xì)節(jié)，這樣才能發(fā)揮其應(yīng)有的效用。

3.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建

（1）離散化結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

離散化結(jié)構(gòu)模型的建立主要是指在道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)將原有結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)劃分成多個(gè)限制組成部分，通過(guò)這種方式的劃分可以構(gòu)建出新的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模型，在進(jìn)行受力分析時(shí)就可以針對(duì)每個(gè)限制部分進(jìn)行合理測(cè)試分析，這種方法大大提高了施工效率且比較簡(jiǎn)單，因此被廣泛地應(yīng)用于道路橋梁設(shè)計(jì)中。

（2）材料及荷載的簡(jiǎn)化

在道路橋梁設(shè)計(jì)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)材料的可塑性及彈性進(jìn)行理想化假設(shè)，并相應(yīng)使用有限參數(shù)對(duì)無(wú)線自由度情況下的結(jié)構(gòu)荷載能力進(jìn)行隨機(jī)式模擬。一般選擇的有限參數(shù)具有一定的概率性，當(dāng)然以解析式得出的參數(shù)也是可行的。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)一般會(huì)盡量簡(jiǎn)化材料與荷載等因素，從而方便施工前期進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。如果想使得結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的方案同道路橋梁實(shí)際情況相適應(yīng)，那么在構(gòu)架模型及計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)仔細(xì)慎重，道路橋梁的受力情況在模型上有真實(shí)反映。在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多的常用算法包括圖解法、求函數(shù)極限值法、同態(tài)設(shè)計(jì)法以及網(wǎng)絡(luò)搜索等辦法。

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

（1）截面形式選擇的合理性；結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁中的應(yīng)用，由于道橋高速的要求，其材料使用量多，因此加重了對(duì)于道橋自身的重力。因此，在選擇截面形式時(shí)，應(yīng)該選擇重量輕，結(jié)構(gòu)符合整體性的截面，例如圓柱截面。同時(shí)將材料設(shè)計(jì)成空腹式，減少道橋自身的重量。

（2）避免“走彎路”，造成成本的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意支撐力的協(xié)調(diào)性。不僅有利于力的分布均勻，同時(shí)節(jié)省了材料，有利于成本的節(jié)約。

（3）保證道路橋梁結(jié)構(gòu)的連續(xù)性；為了使成本降低，增大整體結(jié)構(gòu)的受力范圍，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中需將各個(gè)結(jié)構(gòu)相互聯(lián)系、相互作用，使各個(gè)結(jié)構(gòu)均勻受力。

（4）注重材料及結(jié)構(gòu)的相互整合。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的分析，各個(gè)結(jié)構(gòu)的形狀各不相同，因此其受力的作用強(qiáng)度也不同。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該將各類材料進(jìn)行分類，對(duì)于受力較大的結(jié)構(gòu)使用相對(duì)應(yīng)的形狀和優(yōu)質(zhì)的材料；將形狀與材料相整合，發(fā)揮最優(yōu)作用，增強(qiáng)對(duì)力的支撐作用。

（5）全而掌握各個(gè)部位特征；在道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)工程中各個(gè)部位各個(gè)特點(diǎn)的掌握，能夠正確分析其相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，將完善的設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)適合其特征的道橋建設(shè)，不僅有利于對(duì)于工程的掌握，還能夠在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確做出選擇。減少工作量，使道橋建設(shè)高效性運(yùn)作。

5道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用的要點(diǎn)

5.1道路橋梁防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

一方面，在道路橋梁防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該確保道路橋梁路面的物理性質(zhì)，通過(guò)材料和工藝的控制設(shè)計(jì)保障材料的黏結(jié)性，做到路面不起皮，混凝土不脫落。另一方面，在道路橋梁防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中要注意路面的平整性，通過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)混凝土施工，將路面和混凝土鋪成一個(gè)整體，以確保防水的平整。此外，在道路橋梁防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該確保結(jié)構(gòu)的整體性，要選用延展性好、抗拉力強(qiáng)的材料作為基礎(chǔ)，通過(guò)合理的工藝實(shí)現(xiàn)防水結(jié)構(gòu)的整體性。最后，規(guī)范排水管線、集水管道的設(shè)計(jì)，要通過(guò)嚴(yán)格的規(guī)范來(lái)確保排水設(shè)施安裝過(guò)程，避免出現(xiàn)對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)和混凝土部位出現(xiàn)的滲透、腐蝕，以此來(lái)確保道路橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與安全。

5.2道路橋梁混凝土項(xiàng)目設(shè)計(jì)的應(yīng)用

一方面，道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要重視混凝土中鋼筋的保護(hù)層厚度，應(yīng)該根據(jù)道路橋梁結(jié)構(gòu)的需要和混凝土施工規(guī)范，明確道路橋梁混凝土鋼筋的保護(hù)層厚度，通過(guò)保護(hù)層來(lái)確保鋼筋的結(jié)構(gòu)功能和作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)道路橋梁結(jié)構(gòu)的安全。另一方面，道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該重視混凝土的耐久性，要在設(shè)計(jì)中規(guī)劃好混凝土材料的配比，特別是：水灰比例、水泥使用量、強(qiáng)度級(jí)別等，以確保道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。最后，道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要加強(qiáng)構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)，要通過(guò)規(guī)范配筋的數(shù)量、形式和結(jié)構(gòu)增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂縫能力，確保道路橋梁結(jié)構(gòu)符合實(shí)際與使用的需要。

6結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，為道路橋梁建設(shè)提高了施工效率，節(jié)約了成本以及保證了質(zhì)量。為我國(guó)道路橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展提供了保障。

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