公路橋梁設計中結構化方法設計應用

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1 結構化方法設計的必要性

橋梁設計預設的細化流程，是依憑累積得來的經驗，創設初始時段的設計路徑。這個時段的橋梁設計，可以分出采購過來的原料、總體架構下的布設規則、擬定的建造工藝、不同方位的構架尺寸。對設定好的這種結構，予以慎重解析，查驗它的可行特性。依照既有的真實狀態，妥善調和這一方案。這種慣用的設計途徑，只是查驗了方案特有的可行性、關聯著的安全性，還沒能凸顯最佳情形下的設計思路。接續的運用中，橋體原本的構架會更替，因此原初的單一設計，很難滿足不停變更著的運用需求。

橋梁設計依循的流程中，設計者慣常沒能考量全局態勢下的設計疑難，因此暴露偏多的弊病。通常來看，設計得來的構架強度，能與預設的強度規格契合;但橋體固有的構架體系、選出來的建造原料、接續的構架修護、橋梁表征著的耐久特性，都潛藏著偏多的人為干擾，沒能全面考量。例如:橋梁設計這一時段，擬定好的運算圖例、描畫的設計路徑都沒能明晰，造成局部態勢的受力偏大。再如，混凝土固有的層級偏低，安設的保護層偏薄，或銜接著的鋼筋偏短。如上的設計弊病，都威脅著總架構下的橋梁穩定。除此以外，若設計態度沒能嚴謹，也會凸顯出運算失誤。

為了變更單一特性的設計方式，創設了結構化范疇中的新穎設計。結構化特有的設計，建構在模塊化這一根基之上。本源的設計路徑，是把擬定好的設計流程，分出互通情形下的多樣模塊;對細分出來的這些模塊，明辨概要框架。結構化依循的設計導向，是描畫明晰的構架圖，辨別差異特性的設計時段。如上的新穎思路，與橋梁進展的總傾向吻合，是選出來的最佳方式。

2 結構化方法設計的不同計算模型

2.1 離散化結構

橋梁構架依循的設計中，應把無限特性的自由度，變更成有限的這一自由度。這樣的指引，是把原初的總體框架，分解成差異特性的各個成分。這種劃分路徑，帶有離散化的總傾向。它便利了接續的構架解析，也便利后續時段的建造。

2.2 模型化結構

模型化特性的新穎設計，采納慣常提到的力學機理;對內在范疇中的潛藏規律，予以辨別解析。結構化協同下的設計方式，依托解析得來的主體矛盾，經由模型化這一處理，把握總體架構中的完備結構。為此，模型化之下的設計路徑，凸顯出具體的特性，便利順暢建造。

2.3 簡化的材料和荷載

結構設定特有的新途徑，把采購得來的建造材料，設定成理想態勢的塑性狀態、最佳情形的彈性。采納有限態勢的某一參數，模擬得來隨機特性的荷載。選出來的這種參數，可被劃歸成概率表征的獨特參數，或某一環節以內的解析式。結構化特有的設計指引，便利接續的運算，簡化了繁雜架構的運算程式。這一新穎途徑，也利于前期時段的總體設計。

運算得來的數值，應與模型表征的情形契合。這樣的契合，密切關聯著選出來的真實模型。為此，應當審慎選取可用的這一模型。計算得來的關聯數值，應能折射出橋體構架特有的受力態勢。應被側重辨識的因素，包含真實態勢的設計情形。要依循場地固有的多樣細節，制備最優情形下的運算模型。

3 結構化方法設計常用的解法

3.1 圖解法

慣用的圖解方式，適宜多樣特性的二維構架。圖解依托的本源思路，是把擬定好的某一變量，當成固有的橫軸坐標;選出來的另一變量，被當成縱向方位的這種坐標。明辨了坐標以后，描畫出來的曲線圖樣，就會與預設的約束契合;上下側涵蓋著的邊緣區段，就會被明辨出來。在擬定的區段之內，描畫出目標函數依托的等值線。系列架構下的這種線條，與區段固有的外援相切。這樣得來的相切端點，被設定成目標函數特有的取值。

例如:某組合架構下的典型斷面，被描畫成下圖狀態?；炷两嬈饋淼臉蛎姘?，帶有受力的特性。截面安設的橋板，是彼此銜接的，一共預設了雙層這樣的節點?；炷两嬈饋淼暮喼Я海杂兄亓勘粶y定成990KN。截面固有的上層材料，厚度會超出192020cm;測量得來的加載齡期，被設定成3d。徐變態勢下的終極數值為31520。下層布設著的簡支梁，縱向架構下的分段，都被分出40 個細化單元，長度為0.18 米。

3.2 求解函數極值

函數表征的極值，關聯著建構出來的不等式。把約束特性的這一不等式，變更成對等態勢的式子。經由消解的流程，除掉函數范疇以內的各類變量。經由這種變更，擬定出來的目標函數，就變成單一架構中的函數。經由接續的運算，得來極端范疇內的極值。選取出來的這種途徑，也被劃歸成結構設計。

3.3 同態設計法

同態設計慣用的方式中，經由等式變更這一歷程，限縮了原初的設計空間，也縮減了潛藏著的可行性。這種差異特性的同態設計，沒能優于初始時段的解答數值;某一情形下，經由這種運算，甚至沒能獲取期待中的解答。這樣的路徑帶有缺陷及弊病，然而平日以內的設計中，還存在偏多的疑難，應當經由同態設計去化解。結構化范疇以內的這種方式，化解了復雜態勢下的各類疑難，便利接續計算。

3.4 網絡搜索的方法

網絡架構之下的搜索途徑，被設定成特有的直觀搜索。網絡搜索依托的總思路，是把劃定好的某一疑難，分出多重層級內的網格點。細分出來的架構中，這些點表征著差異特性的設計路徑。依照擬定好的搜索規則，漸次予以搜索，就尋找出最佳情形下的解答點。采納如上的路徑，去設定總架構下的橋體時，應當預設固有的某一變量;對選出來的其他變量，依循從小到大這一次序予以查驗。驗算流程內，選取出來的任何點，都應與預設的條件契合。運算得來的解答之中，應當明辨目標函數特有的對應點，也即最優情形下的解答。

例如:有限元特有的剛度運算，會用到網絡制備成的某一矩陣。用a 這一字母，來表征截面固有的面積均值;用k 來表征細分出來的節點編號，用d 來表征特有的剛臂距離。建構了縱橫軸以后，可得如下的運算公式:K=cosa×sina×dsina-dcosa

這樣的建模，就密切關聯著網絡架構下的搜索路徑。

4 結構化方法設計在公路橋梁設計中的應用原則

(1)剛度配有的模式、截面范疇的預設形式，都應凸顯出適宜的特性。應當選出最優的路徑，盡力限縮構架重量。妥善調和原有的內力布設、位移原有的狀態等。與此同時，原料固有的剛度搭配，也應合乎預設規則。

例如:某城區范疇內的環路，原初的設定荷載，被擬定成超載態勢下的20 級。這條環路銜接著多重城區，是進出口方位的貨運通道。平日通行著的貨柜車，預設的載重被設定成78T;慣常的行駛速率被設定成每小時90 千米。最高態勢下的這種載重，不應超出120T。平日以內的車體超載，損毀了城區以內的立交橋，也限縮了橋體壽命。經由審慎的調研，安設了碳纖維特有的材料，以便加固體系架構中的主梁。明辨了潛藏著的設計弊病，對橋體固有的中墩、基礎架構中的橋梁，妥善予以加固。

(2)受力傳遞依托著的路徑，應當帶有便捷的特性。只有預設了便捷的路徑，支承架構下的反向受力，才會朝向外側去平衡。這就縮減了固有的構架自重，便利各時段的施工，也省掉了運送過來的很多原料。

(3)結構化依循的設計，要帶有接續性。若橋體固有的銜接部分，能被劃歸成某一整體，那么荷載特有的傳遞路徑，就會更為簡易。整體架構以內的受力范疇會拓展，縮減了運送過來的內力。這也節省偏多的建構材料，縮減了耗費掉的造價。

例如:某機場銜接著的某橋梁，被設定成主體架構內的市政項目。這樣的路徑，原本銜接著單一的公路。依循城區規劃的概要指引，對橋墩固有的根基予以轉換，規避了構架中的沖突。這一區段固有的橋墩偏密，分離態勢下的隧道車道，與安設好的橋墩沖突。為此，應當更替原初的橋墩，經由后續時段的改造，預設了合乎規格的橋墩。改造得來的新橋梁，隧道銜接著的暗埋段，不再與固有的軸線橋墩沖突。

(4)設計時段中，應當考量多層級的原料搭配，明辨受力架構下的組合方式。構架表征著的幾何特性、受力特有的屬性，關聯著選出來的原料特性。依循最優態勢下的這種組合，有序縮減整體重力。

(5)明辨主體配件特有的受力屬性，發覺潛藏著的荷載能力。橋體擬定好的結構，應被設定在特有的場地狀態之下，予以審慎考量。在復雜架構下的施工中，結構化特有的總設計，應側重設定特有的受力桿。為了限縮這樣的桿體數目，創設綜合態勢的最佳運用，應當變更原初的設計方式。

5 結語

伴隨交通拓展，橋梁建設被劃歸成中心環節，是公路構架依托的根基。各個時段的施工中，應當考量真實態勢的場地地形、變更著的施工要素。擬定出來的設計方式，應當凸顯出結構化這樣的總指引。經由模型的制備、網絡架構下的搜索，創設最佳情形的新穎設計。這就化解了慣常見到的設計疑難，助推了設計成效的提升。

［1］張春玉.預應力空間網格結構優化理論及可靠性分析［D］.哈爾濱工程大學，2014.

［2］田子謙.橋墩基礎在海浪作用下的動力響應研究［D］.華中科技大學，2014.