王功浩

道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

王功浩

（平頂山市公路交通勘察設(shè)計(jì)院，河南 平頂山 465200）

本文首先闡述結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的重要性，然后分析結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則，最后探討結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，即在防水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、在增加鋼筋保護(hù)層的厚度方面的應(yīng)用、在提高混凝土的耐久性方面的應(yīng)用、在增加構(gòu)造配筋方面的應(yīng)用等幾方面。

道路橋梁；結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的重要性

在較長一段時間的道路橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員普遍較為重視橋梁自身的強(qiáng)度，而忽視橋梁的其耐力和承受力。但是，在實(shí)際道路交通運(yùn)營過程中，橋梁開裂、構(gòu)件扭曲等現(xiàn)象通常會引發(fā)橋梁事故。這主要是因?yàn)樵谶M(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時，工作人員將重心放在橋梁的耐受強(qiáng)度上，忽視橋梁的使用極限和耐久性。在傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)過程中，工作人員編制設(shè)計(jì)方案主要依據(jù)以前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和道路橋梁的項(xiàng)目要求，在設(shè)計(jì)方案中，明確道路橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸、制作技術(shù)、材料選擇、結(jié)構(gòu)布置等，對橋梁的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、科學(xué)性進(jìn)行分析，對其力學(xué)性能進(jìn)行計(jì)算，對其可行性進(jìn)行檢驗(yàn)，并根據(jù)道路橋梁施工現(xiàn)場的實(shí)際情況對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整和修改。在設(shè)計(jì)橋梁時，設(shè)計(jì)師將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在橋梁結(jié)構(gòu)布局及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上，而對對橋梁的承受力及耐久性考慮不足，而在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對設(shè)計(jì)方案的修改和調(diào)整，雖然能保證設(shè)計(jì)方案的可行性和安全性，但并不是橋梁設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。隨著道路橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展和對橋梁強(qiáng)度、耐用性要求的提高，采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)手段進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)顯得越來越重要。運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)手段的實(shí)質(zhì)是將道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)分為若干個功能單一、互相獨(dú)立的個體，根據(jù)道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，及時完成概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行科學(xué)描繪，綜合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適當(dāng)修改和完善［1］。運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)手段可以對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷完善，保證道路橋梁項(xiàng)目的工程進(jìn)度和工程質(zhì)量，促進(jìn)道路橋梁的進(jìn)一步發(fā)展，推動相關(guān)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的進(jìn)步，在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益的同時取得良好的社會效益。

2 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

2.1 連續(xù)性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國機(jī)動車保有量不斷增多，交通運(yùn)輸量逐年增加，導(dǎo)致道路橋梁的荷載量不斷增加，因此，在對道路橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時，確保其穩(wěn)定性及耐久度就顯得尤為重要［2］。在設(shè)計(jì)過程中，要將項(xiàng)目的具體實(shí)際情況與設(shè)計(jì)方案相結(jié)合，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、橋梁受力均勻的同時，適當(dāng)擴(kuò)大橋梁的受力面積，縮短道路傳輸路徑，為道路橋梁工程施工提供便利，同時實(shí)現(xiàn)施工材料的節(jié)約，保證其結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，建設(shè)具有一體化、連續(xù)性的道路橋梁結(jié)構(gòu)。

2.2 整體性

設(shè)計(jì)道路橋梁結(jié)構(gòu)時，要重視其結(jié)構(gòu)的整體性，并重點(diǎn)關(guān)注道路橋梁的關(guān)鍵部位，提高其結(jié)構(gòu)承受能力，保證道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性［3］。此外，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)保證道路橋梁工程質(zhì)量的同時，嚴(yán)格控制道路橋梁的施工成本，實(shí)現(xiàn)道路橋梁施工的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 綜合性

進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是在對施工材料和橋梁結(jié)構(gòu)充分考慮的基礎(chǔ)上，對橋梁結(jié)構(gòu)中不同部位的受力特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行重點(diǎn)分析后而總結(jié)出的一種優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。為了保證設(shè)計(jì)效果的實(shí)現(xiàn)，要對橋梁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有針對性的修改和調(diào)整，并合理選擇設(shè)計(jì)中的具體結(jié)構(gòu)位置、安裝施工的材料，進(jìn)而優(yōu)化道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案，保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

2.4 科學(xué)性

綜合道路橋梁施工現(xiàn)場的具體情況，合理布局道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件［4］。在對道路橋梁結(jié)構(gòu)中的具體構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整時，要保證不會對道路橋梁整體的穩(wěn)定性造成影響，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，避免在道路橋梁設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題和故障。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 在防水設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

道路橋梁的使用壽命和施工質(zhì)量受到道路橋梁防水性能的影響。當(dāng)?shù)缆窐蛄旱姆浪阅茌^差時，會導(dǎo)致無法迅速排出道路橋梁表面的積水，長時間積水的積聚，會侵蝕道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而影響道路橋梁的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)?dǎo)致交通事故的發(fā)生。因此，做好橋梁的防水設(shè)計(jì)尤為重要。在選擇防水材料時，要嚴(yán)格控制防水材料的質(zhì)量，保證道路橋梁路面的良好的防水性能。同時，還可以添加鋼筋網(wǎng)到混凝土中，在進(jìn)行道路橋梁混凝土施工時，避免雨水滲入開裂的混凝土中。對防水設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)具有以下要求：①路面與混凝土的整體性，使路面與混凝土較好地粘結(jié)在一起，避免路面的脫落或起皮；②防水結(jié)構(gòu)的延展性，保證防水設(shè)計(jì)具有較好的抗拉強(qiáng)度；③合理、科學(xué)設(shè)計(jì)排水管道，降低雨水對道路橋梁路面的影響［5］。

3.2 在增加鋼筋保護(hù)層的厚度方面結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在道路橋梁施工設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土是較為常見的材料。鋼筋混凝土由鋼筋材料和混凝土構(gòu)成，同時具有兩種材料的優(yōu)點(diǎn)。道路橋梁在實(shí)際運(yùn)用過程中，受外界各因素的影響，鋼筋容易被腐蝕，而在鋼筋混凝土層上設(shè)置一定的保護(hù)層，能提高鋼筋的耐久性。根據(jù)施工項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，如果項(xiàng)目的成本、環(huán)境等因素滿足一定的條件，可以適當(dāng)增加鋼筋保護(hù)層的厚度，從而延長道路橋梁使用壽命。

3.3 在提高混凝土的耐久性方面結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

影響道路橋梁性能發(fā)揮和使用壽命的重要因素之一就是混凝土的耐久性，所以，在保證施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時，不能忽視道路橋梁的工程質(zhì)量。設(shè)計(jì)時要充分考慮道路橋梁施工對其整體結(jié)構(gòu)的影響，選擇合適的材料，避免因原材料問題引發(fā)質(zhì)量問題。在運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)道路橋梁時，要重視混凝土的耐久，對混凝土材料的配比進(jìn)行嚴(yán)格控制，并根據(jù)相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)混凝土的最大水灰比、最低強(qiáng)度等，提高其耐久性，保證混凝土性能的發(fā)揮。

3.4 在增加構(gòu)造配筋方面結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在混凝土結(jié)構(gòu)中，較易出現(xiàn)的問題是裂縫，若不及時對裂縫進(jìn)行有效處理，會引發(fā)更嚴(yán)重的問題。如當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，雨水會順著裂縫滲入混凝土內(nèi)部，從而腐蝕其內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)，因此，在對道路橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，增加構(gòu)造配筋的數(shù)量，優(yōu)化道路橋梁結(jié)構(gòu)的配置，從而有效提升其結(jié)構(gòu)的防裂性能。

4 結(jié)語

對道路橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時，要根據(jù)項(xiàng)目的具體情況和特點(diǎn)，改進(jìn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案中存在的問題，保證其針對性和可靠性的提高。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁工程中的應(yīng)用，推動了道路橋梁設(shè)計(jì)方式的改變，因此，我們要加強(qiáng)其在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從而推動我國道路橋梁行業(yè)的進(jìn)步。

［1］陳菲菲.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.黑龍江科學(xué)，2015（1）：40-41.

［2］陳杰，崔炫，來蘇群，等.淺析結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.黑龍江交通科技，2015（7）：102，104.

［3］王虎貴，宋驥妍，張晨越，等.道路橋梁中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的實(shí)踐運(yùn)用［J］.科技與企業(yè)，2016（9）：142.

［4］蔡鋒斌.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究，2013（33）：67.

［5］焦辰龍，喬紅朝.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究，2016（11）：61.

Structural Design Analysis of Road and Bridge Design

Wang Gonghao
（Pingdingshan Highway Traffic Survey and Design Institute，Pingdingshan Henan 465200）

This paper expounded the importance of the design of the structure,and then analyzed the application of the principle of structural design in the design of roads and bridges,and finally discussed the specific application of structured design in the design of roads and bridges,which is used in the waterproof design of the increase in the thickness of steel protection application,in terms of improving concrete durability in application,increasing structural reinforcement and the application of several aspects.

road and bridge；structural design；design principle

U442.5

A

103-5168（2017）09-0121-02

2017-08-02

王功浩（1979-），男，工程師，研究方向：道路橋梁勘察設(shè)計(jì)。