結構化設計在橋梁設計中的應用

袁 智

（中國公路工程咨詢集團有限公司，湖北 武漢 430040）

充分研究結構化設計在道路橋梁設計中的使用，提出合理的解決方法，為我國交通事業的發展提供更加可靠的保障。

1 結構化設計在道路橋梁設計中的重要程度

1.1 結構化設計對于道路橋梁設計的重要程度

在進行施工設計的時候，相關工作人員需要按照工作經驗來設置方案，最開始的設計方案涉及工程材料的選擇、工程技術的選擇，也包括具體的施工周期以及工程的布局等情況；然后審核工程結構，按照最初的設計圖紙來檢查工程結構是否合理，需要滿足相關標準才可以繼續施工；最后，針對工程結構開展力學模擬處理，明確方案是否可行，而且需要按照實際情況來進行調整。設計過程中需要尋找完善的工程設計措施，以保證工程質量和安全。

1.2 結構化設計在道路橋梁設計中的意義

通過對道橋施工的分析能夠看出，傳統的道路橋梁施工工程需要高度重視道路橋梁的強度，之前的道路橋梁有著較強的承重能力以及耐力，但現階段比較容易由于道路橋梁質量問題進而產生安全事故。通過對事故的研究發現，大多數的事故都是因為道路以及橋梁存在開裂的問題，或其他的結構性構件損壞而影響到橋梁的正常使用而發生。

在設計道路工程的時候，設計人員在完成設計方案之后選擇一定的措施來檢測設計方案的合理性以及可行性，如今道路橋梁建筑變得越來越復雜，所以存在的需求也持續提升，這樣的一種措施很難滿足道路橋梁的設計需求，若要及時地選擇出最合適的設計方案就需要把道橋設計當作模塊結構，而且需要進行詳細的分析，如此設計出來的方案能夠顯著提升公路以及橋梁的施工使用，而且可以提升橋梁的安全系數。

2 結構化設計在道路設計中的使用原則

2.1 簡約化原則

這種原則就是在進行道路橋梁設計工作的過程中，需要完善結構設計，盡量不影響道路橋梁的整體建設質量，確保施工能夠變得更加簡化。其中選擇簡單的結構可以做到對于結構應力的傳遞，能夠使得橋梁結構可以及時地分散外部負荷以及內部應力，結構強度也會顯著提升，可以減少對于結構施工材料的使用，顯著降低工程施工建設成本，如此能夠使得施工企業獲得更多的經濟效益和社會效益。

2.2 整體性原則

在設計道路橋梁結構時，需要充分發揮道路橋梁的優勢，確保建設目標的完成能夠使用較低成本，如此也能夠充分顯示出道路橋梁結構的整體性，給之后的道路橋梁施工提供保障。不僅如此，設計人員在進行設計工作的時候需要高度重視道路橋梁，使得道路橋梁的穩固性能夠得到保障；需要改善道路橋梁的結構，增強結構的承受能力，如此不僅不會影響道路橋梁整體的施工質量，而且可以顯著降低生產成本。

2.3 科學性原則

在進行道路橋梁施工建設時，需要正確選擇道路橋梁結構，給道路橋梁和結構化配置的合理性以及科學性提供保障，避免產生質量問題。設計人員在進行工程建設的時候，需要防止道路橋梁整體結構受到影響，改善道路橋梁設計，使其能夠達到最優化，顯著降低道路橋梁產生故障的概率，為道路交通系統的進步提供保障。

2.4 連續性原則

現階段，交通運輸流量持續增加，如此有關的道路橋梁建設工作變得越來越重要，能夠看出道路橋梁的建設和交通系統的發展有著緊密的聯系。在這種情況下，應橋梁的整體性和橋梁整體結構的穩定性能夠得到保障，設計人員應正確設計橋梁的整體結構，而且需要充分掌握道路橋梁的發展情況，使得道路橋梁結構的連續性能夠得到保障。如此需要確保道路橋梁結構在受力的情況下，受力面積增加，傳輸途徑也會減少，這樣能夠更好地保障道路橋梁的安全性。

2.5 綜合性原則

工作人員在設計道路橋梁結構化時，需要進行充分分析，聯系相關建筑原材料和結構設計來進行分析，首先，需要充分掌握材料在道路橋梁結構中的實際性能，在改善道路橋梁結構的時候，應正確選擇施工材料；第二點，需要充分掌握不同結構的受力情況，而且需要聯系道路橋梁的道路橋梁結構，實現相關的結構性目標，顯著提升道路橋梁的整體建設質量，給人們的出現安全提供保障。

3 道路橋梁設計時期結構化設計模型構建和計算方法的選擇

3.1 設計模型

在設置結構化設計模型的時候，需要選擇合理的方法來進行設置：第一種就是離散化結構設計，這樣的一種結構設計就是改善道路橋梁的整體結構，把結構的自由度轉換成有限的自由度，如此就需要充分地研究道路橋梁工程結構的受力問題，保障研究的準確程度，改善研究的過程。第二種就是模型化結構設計，這種設計方法主要在力學角度來開展，在受力角度研究道路橋梁中的結構受力情況，在設計結構的時候，設計人員需要正確處理存在的矛盾，做到對結構的模型化處理。不僅如此，這種設計方法也需要實現具體化結構設計，最主要的就是顯著提升整體的工作效率。第三種就是材料和荷載結構化設計，這種設計方法就是充分使用道路橋梁的各種材料，實現對于道路橋梁結構的模擬。通過對于結構設計的簡化，能夠顯著提升施工的效率。

3.2 確定計算方法

在進行道路橋梁結構化設計時，需要正確選擇計算方法，其中涉及的計算方法包括：第一種就是圖解計算措施，這種方法是使用縱橫軸原理，把任何兩個變量當作橫軸以及縱軸的標準，聯系變量的變化情況在坐標系里面繪制圖形。其中變量的結合就是變量的含水不等式，借助合理的計算措施，可以掌握坐標系變量的約束區域，如此可以得到目標函數的等值線，進而得到最后的目標函數值。這種計算措施可以實現對于道路橋梁的二維結構計算。第二種就是函數極值計算措施，這種計算措施就是把設計變量函數不等式當作等式，這樣可以掌握變量的實際情況，獲取到有關的函數極值。第三種是同態設計措施，這種設計措施和函數極值計算措施是相似的，并且能夠把函數不等式當作等式，如此能夠減小計算空間目標，計算效率，這種計算方法使用次數是比較高的。第四種是網絡搜索措施，這種計算方法就是把道路橋梁結構設計時期的設計問題變得網絡化，而且需要按照有關的規律來實現對變量的控制。在使用這種計算措施的時候，需要按照制定的順序來進行計算，如此也可以改善計算結果。

4 橋梁設計時期對于結構化設計的使用

4.1 結構化設計原則

在設計工作過程中，技術人員需要充分分析橋梁的承載能力，充分考慮截面形式。在施工過程中，會用到更多的材料，所以對材料質量的要求相對較高，有必要優先考慮性能更好、重量更輕的材料，可以顯著減輕橋梁的重量。在優化設計中，設計者需要加強對橋梁結構的研究，以保證橋梁結構受力均勻，避免橋梁結構不均勻，從而顯著提高橋梁的承載能力。設計過程中，設計人員應充分掌握各部分的特點。制定合理的方案，確保橋梁整體性能得到顯著提高。

4.2 道路橋梁設計中結構優化設計應用

4.2.1 在混凝土結構化設計中的應用

在橋梁設計的時候，混凝土結構非常重要。 因此，應優化實現混凝土結構的合理性，提高混凝土的耐久性，減少疾病的發生，保證使用壽命。鋼筋混凝土是一種復合材料。在橋梁設計過程中，應控制混凝土結構的厚度，并動態控制開裂情況。同時，應根據實際情況確定配筋率，以保證結構的承載能力，減少結構的自重，提高結構的重量，增強其抗裂能力。

4.2.2 在防水結構設計中的使用

當設計防水結構的時候，需要分析整體水平，不僅要保證結構的合理性和可靠性，而且還應充分考慮橋面鋪裝的物理特性，確保選擇合理的施工過程改善橋面鋪裝和負荷的平面度。因此，應充分意識到防水結構在橋梁工程中的重要性。根據設計要求，選用延性較好、抗拉強度較高的施工材料，并結合先進的施工工藝，提高防水結構的整體性。不僅如此，防水設施中還包括排水管道和集水管，需要合理布置，以保證防水設施的施工質量，防止公路橋結構和混凝土構件的腐蝕和滲透，使得公路橋結構的安全性和穩定性是得到保障。

5 結語

總的來說，需要選擇合理的結構化設計思想以及設計措施，保障道路橋梁施工質量，提升施工效率，使得道路橋梁施工能夠順利地完成。