劉望春 楊瑞

中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院 湖北 武漢 430000

引言

我國(guó)在路橋建設(shè)方面起步較晚，但是發(fā)展速度較快，目前的橋梁設(shè)計(jì)與建造水平已經(jīng)位居世界前列，港珠澳大橋、杭州灣跨海大橋等超大型的橋梁技術(shù)已經(jīng)被我們攻克。在諸多的橋梁技術(shù)中，結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，它是把整個(gè)的橋梁結(jié)構(gòu)劃分為更具體模塊，實(shí)現(xiàn)了模塊化的組合，從而提升了道路橋梁的施工效率和質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在路橋設(shè)計(jì)中的重要價(jià)值

在以往的路橋設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案的制定往往多依照路橋項(xiàng)目的建設(shè)方的技術(shù)規(guī)范要求以及工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)開展，模型的計(jì)算與設(shè)計(jì)的精細(xì)化程度不高。在橋梁的實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性方面要做好相關(guān)的論證和評(píng)估。對(duì)力學(xué)性能要做好測(cè)算，并開展可行性測(cè)試，同時(shí)在模擬相關(guān)的數(shù)據(jù)后，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工程方案的對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)方案的可行性做充分的核驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際的性能表現(xiàn)再對(duì)方案做相關(guān)的調(diào)整和完善。在傳統(tǒng)方式下，設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)在于橋梁框架結(jié)構(gòu)和承載力度上，對(duì)于路橋整體結(jié)構(gòu)的耐久度和承載力考慮不充分，盡管是確保了現(xiàn)有條件下的工程質(zhì)量，但是仍舊不是最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在目前建設(shè)單位對(duì)橋梁的耐久實(shí)用性要求不斷提升，路橋技術(shù)持續(xù)進(jìn)步的狀況下，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到路橋設(shè)計(jì)中的價(jià)值也在逐步地凸顯。該方案是給路橋的整體結(jié)構(gòu)“切塊”，切的標(biāo)準(zhǔn)通常是以功能和結(jié)構(gòu)兩方面做參考，各模塊間相互獨(dú)立，功能一致，結(jié)合路橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)做詳細(xì)的結(jié)構(gòu)繪制，該手段的應(yīng)用有效地促進(jìn)了施工方案的進(jìn)一步優(yōu)化，加速了工程建設(shè)進(jìn)度，降低了材料、工藝方面的成本耗費(fèi)，提升工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，也促進(jìn)了工程質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在路橋工程設(shè)計(jì)中堅(jiān)持的原則

一是連貫性原則。路橋工程的質(zhì)量集中表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和耐久度上，要確保結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用后，橋梁的結(jié)構(gòu)總體平穩(wěn)，同時(shí)可以保持較長(zhǎng)的使用年限，這就要求橋梁的總體結(jié)構(gòu)的受力面積足夠大，路面的傳輸距離應(yīng)當(dāng)盡量縮短，一方面是有利于方便施工；另一方面也會(huì)減少建材的使用，同時(shí)促進(jìn)結(jié)構(gòu)的完整統(tǒng)一，連貫一致。二是統(tǒng)一性原則。盡管結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是把整體結(jié)構(gòu)分成了不同的模塊，但是也要統(tǒng)籌的考慮問題，應(yīng)當(dāng)確保各結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能是相互配合支撐，在路橋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其承載力應(yīng)當(dāng)全面達(dá)標(biāo)。同時(shí)要結(jié)合工程材料的力學(xué)特性和化學(xué)特性，并對(duì)結(jié)構(gòu)的有關(guān)位置的受力特征進(jìn)行全面的分析，從而對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。以確保路橋結(jié)構(gòu)與工程施工的實(shí)際環(huán)境要求相符，保證其安全性和可靠性。三是科學(xué)性原則，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，施工現(xiàn)場(chǎng)情況要進(jìn)行全面科學(xué)的了解，掌握最詳盡和準(zhǔn)確的資料，對(duì)于結(jié)構(gòu)件的布局要與整體結(jié)構(gòu)的受力情況相適應(yīng)，在調(diào)整結(jié)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)當(dāng)以保證路橋總體的穩(wěn)定性為前提，在內(nèi)部體系的設(shè)計(jì)上不斷地完善，盡量減少路橋設(shè)計(jì)中的問題障礙[1]。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的具體技術(shù)應(yīng)用

3.1 在防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

路橋的材料使用年限和結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性與工程的防水防滲能力息息相關(guān)。如果防水性能不達(dá)標(biāo)，路面橋面和橋下的多余積水沒有辦法快速排出時(shí)，很多的雨水、河水會(huì)摻雜很多金屬礦物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)改變水體的化學(xué)性質(zhì)，對(duì)鋼筋混凝土為主的路橋橋面路面結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的腐蝕作用，會(huì)造成路面凹陷、路基下沉等工程問題，嚴(yán)重的威脅到了車輛的正常通行，甚至破壞了路橋總體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。所以結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要重點(diǎn)對(duì)工程防水功能加以重點(diǎn)考慮，首先是防水材料的選定上，要確保質(zhì)量性能符合相關(guān)的行業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)，以此來應(yīng)對(duì)大量積水覆蓋在路橋表面的情況，在鋼混結(jié)構(gòu)的路基和梁柱上，可以強(qiáng)化鋼筋結(jié)構(gòu)，加大鋼筋的使用量，以此確保混凝土不會(huì)因大量長(zhǎng)時(shí)間的水質(zhì)侵襲而產(chǎn)生質(zhì)量下降問題。防水設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)要圍繞這三個(gè)要求開展。一是路面和混凝土應(yīng)當(dāng)作為整體，二者要做好黏合，可以抵抗一定的外力破壞而產(chǎn)生的掉落脫落情況。二是防水結(jié)構(gòu)要有一定的可擴(kuò)充性和延展性，在外力作用下形變能力較好，不容易開裂、斷裂。三是排水排污管道要科學(xué)合理，高度、容量、分布都要能保證在正常天氣下的雨水分流疏導(dǎo)能力，減少雨水堆積對(duì)造成的破壞[2]。

3.2 在增加鋼筋保護(hù)層設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

鋼筋混凝土是路橋施工中用量最大的工程原材料之一，而它的兩種主要組成材料，鋼筋與水泥砂石都同時(shí)具有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，鋼混結(jié)構(gòu)是利用了二者的優(yōu)點(diǎn)，但是在缺點(diǎn)的控制上，還要依靠結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的理念來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于鋼筋而言，它的化學(xué)活躍度高，容易被氧化腐蝕，所以通常要在其表面涂上一層防腐層，確保它的使用時(shí)長(zhǎng)。在保護(hù)層等的厚度設(shè)計(jì)上也不是越厚越好，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程成本造價(jià)，路橋結(jié)構(gòu)的承載力等綜合因素，來合理確定保護(hù)層厚度，提升路橋的使用年限[3]。

3.3 在增強(qiáng)混凝土的耐久能力的運(yùn)用

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)要全面分析施工作業(yè)過程對(duì)路橋結(jié)構(gòu)性能的作用，在耐久性的考量上，要重點(diǎn)關(guān)注材料的耐久性，選用性能良好，質(zhì)量達(dá)標(biāo)的建筑材料，特別是混凝土材料的耐久性上，通過合理的設(shè)置配合比與拌和速率時(shí)長(zhǎng)，確定其最大的水灰比，因此來控制好其最低強(qiáng)度，從而促進(jìn)抗壓能力和耐久度提升[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)并不是一成不變的，應(yīng)當(dāng)要結(jié)合不同的工程項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)要求，充分的對(duì)工程環(huán)境進(jìn)一步的勘察和測(cè)量，實(shí)事求是的對(duì)方案進(jìn)行對(duì)照核驗(yàn)，切實(shí)的改進(jìn)與現(xiàn)實(shí)情況不相符的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案，從而提升路橋的總體質(zhì)量，助推橋梁工程事業(yè)朝著更高水平不斷發(fā)展。