黃仁杰

（廣西藝國規(guī)劃設計有限公司 廣西南寧 530000）

道路橋梁工程設計過程中，除了要對道路橋梁各項性能與結構安全給予高度重視，還需要充分考慮目前的經濟發(fā)展狀況和投入，以實際需要為依據設計出科學合理的結構形式。以往的設計工作采用的是定值法，該方法在很多方面都會受到限制和影響，無法滿足道路橋梁建設與發(fā)展要求。而結構化設計方法的應用能很好的解決這一問題，提高道路橋梁設計技術水平。

1 結構化設計方法在道路橋梁設計工作中的應用可行性

對結構化設計而言，其在道路橋梁設計工作中的應用，目的在于保證設計方案可行性，對多種不同的設計方案進行整合，從中選擇最佳方案，結構化設計的思維如圖1所示。實際的道路橋梁設計工作中，實行結構化設計，主要是為了解決以下兩個問題：①充分考慮道路橋梁整體質量，在一定的時期之內，道路橋梁的結構化設計都必須滿足相關技術標準；②道路橋梁正常服役過程中，需正確且有效的應對不同安全問題及質量問題，同時保證道路橋梁能夠正常使用。具體設計過程中，怎樣保證設計方案的合理性與可行性，需要從構件荷載與承載力等方面實施有效改善，在設計過程中需要滿足以這些內容的要求為前提開展結構化設計，同時這也是設計工作主要內容之一，這兩項性能得到提高除了能保證設計標準，還可以改善道路橋梁性能。另外，在進行結構化設計的基礎上，需對方案進行深入分析，根據道路橋梁的施工條件和環(huán)境，對其安全系數進行推斷，并在模擬技術的支持下對安全系數進行準確測定，進而充分發(fā)揮結構化設計作用，實現(xiàn)提高安全性的根本目標。

圖1 結構化設計思維

2 結構化設計在道路橋梁設計工作中的應用原則和模型建立

2.1 應用原則

設計工作中，對結構化設計而言，需要遵循盡可能降低結構自重，同時確保材料剛度相互配比應能達到截面要求等基本原則，而且從設計的角度講，除了要保證設計合理可行，還應確保施工能夠順利完成，保證道路橋梁整體質量的基礎上，減少材料的實際使用，堅持從整體結構布局的角度出發(fā)，把所有材料和設備實際使用都發(fā)揮至道路橋梁的結構化設計，既能對設計方案進行優(yōu)化，還能減少材料實際消耗，降低成本，加快效率。除此之外，通過對結構化設計方法的合理應用，能達到長期安全運營的要求，延長道路橋梁壽命。然而，該方法實際應用還應深入至所有細節(jié)和組成部分，以此發(fā)揮方法的作用和效果。

2.2 模型建立

2.2.1 離散化結構

該模型的構建是指在進行結構化設計工作時，將完整的設計過程劃分為若干組成部分，經過這樣的處理，能得到全新模型，在實際的受力分析過程中，可針對某個特殊的部分實施科學的測試及分析，該方法的利用能在提高效率的同時簡化設計，所以在當前的道路橋梁設計工作中得到十分廣泛的應用。

2.2.2 材料和荷載有效簡化

結構化設計過程中，通常會對道路橋梁材料彈性與可塑性予以假設，同時需要根據有限參數對處在無線自由度條件下的荷載實施模擬。通常所選有限參數存在概率性特點，通過解析獲得的參數同樣具有可行性。從結構化設計角度講，它能對材料和荷載進行簡化，以此在開工前實施設計優(yōu)化。若想保證設計方案與道路橋梁具體狀況保持適應與匹配，需在建立模型的過程中保持慎重，通過模型對道路橋梁實際受力進行真實反映。

概要設計任務在于以下幾個方面：對軟件系統(tǒng)結構進行設計，劃分相應的功能模塊，明確模塊之間的相互關系，數據結構設計和數據庫設計，編寫相應的概要設計檔案，對概要設計檔案進行評審，確定方案是否可行，在設計中需要用到結構圖，它能反映出模塊間保持的聯(lián)系，即系統(tǒng)總體結構。在概要設計完成后需進行詳細設計，其目的在于為結構圖所有模塊確定相應的算法，對于模塊當中的數據結構，需要用特定工具進行表達與描述。

3 基于結構化設計方法的道路橋梁設計計算和實例分析

3.1 可用于結構化設計工作的常用計算方法

可在結構化設計過程中常用的計算方法主要有以下四種：①網絡搜索法；②圖解法；③極限值法；④同臺設計法，不同的方法有不同的計算方式。其中，圖解法在不同類型二維結構針對性設計與計算中較為常用，能將設計變量視為橫向坐標或縱向坐標，再按照制約因素繪制相應的曲線表，根據這一曲線表獲取變量之間的約束區(qū)域，確定該函數區(qū)域對應的等值線，再與結構化設計對應的可行范圍保持相切，其中，切點就是可進行結構化設計，或選定最佳設計方案的標準值。對于極限值法，是將約束條件對應的不等式轉化成等式，然后去除存在的變量，到僅剩單一的變量為止，再以該變量為依據求取函數極限值，即最大值和最小值，這樣能為實際的結構化設計工作提供可靠參考。對于同臺設計法，指的是將約束當中的等式轉換成不等式，通過對方案可行性的適當降低來獲取相應的數值，這一計算方法獲得的結果始終存在一定缺陷，嚴重時還會無法計算出結果。然而，在一定程度上，這一計算方法能對復雜的計算過程進行簡化，要根據設計的實際情況合理應用，以此發(fā)揮應有的作用和效果。對于網絡搜索法，是指將設計過程中需要分析考慮的所有問題在某個區(qū)域中進行分割，形成若干網格點，不同網格點表達出不同的方案，以網格圖規(guī)律為依據逐步探索，最后得到能夠滿足要求的最佳網格點。在對該方法進行應用前，應確定一個變量，再將其作為中心驗算其它的變量，最終從全部有效解當中確定能滿足方案要求的解。

3.2 實例分析

以某道路橋梁工程為例，對其結構化設計方法具體應用進行分析介紹。該道路橋梁工程橋頭搭板設計工作中，在對橋頭處所設搭板實際長度、寬度與厚度實施有效控制的基礎上，通過對結構化設計方法對應各項計算方法的合理應用。根據分析和計算所得到的結果，并對道路橋梁結構埋入深度實施準確計算，在進行準確、有效的調整之后，實現(xiàn)對搭板設計的有效優(yōu)化。

伴隨目前科技的不斷變化和快速發(fā)展，很多類型的計算機與網絡技術都快速用于不同行業(yè)當中，道路橋梁工程設計，尤其是結構化設計，也引入了這些先進技術，根據橋梁實際情況，開展科學化的動態(tài)模擬與專項實驗，以此從眾多的方案當中選出和工程情況聯(lián)系最為緊密的結構設計方案。在進行優(yōu)化設計工作時，除了要保證道路橋梁工程綜合質量，還要對各類結構設計造成的影響進行綜合分析，在這一情況下，通過對新技術的合理應用，能通過準確的計算得出道路橋梁設計和計算結果存在的差別。除此之外，還可以推斷所有對工程質量有直接影響的所有不利因素，再經過深入且具體的分析，找到合理可行的解決方法，以此在后續(xù)道路橋梁施工以及使用運營過程中避免產生經濟損失，保證工程整體效益。

4 結束語

伴隨道路橋梁設施在社會生產與生活過程中占據地位的不斷提高，道路橋梁工程設計及優(yōu)化正不斷成為具體施工過程中必須重視的問題。為滿足設計與優(yōu)化要求，必須引入結構化設計的思想與具體方法，這可以在保證道路橋梁施工質量的基礎上，加快施工效率，使道路橋梁施工任務順利完成。無論是理論分析還是實踐都表明，這一設計方法有重要作用和現(xiàn)實意義。

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