結構化設計在路橋設計中的應用分析

陳元華 盧 森

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0 引言

作為國家的一項基礎項目，路橋的建設不僅可以方便人們的生活，對于提升我國的綜合經濟水平，改善城鄉交通條件也同樣有著非常重要的意義。因此在路橋項目的設計上，應該綜合實際情況，并對當地的交通條件以及地質因素進行分析，采用結構化的設計方法不斷提升設計水平。

1 路橋設計與結構化設計的分析

路橋設計過程中要綜合考慮各方面因素，如橋梁布置、結構形式、尺寸大小、材料選擇等內容，保證路橋設計方案的可行性。還應該及時對路橋的結構和力學特性原理進行分析，并結合實際情況進行相應的修改。通過這種設計方式不斷提升設計方案的可行性和安全性，但在實際操作中這種方式并不能實現最優化的設計，因此在實際上還應該考慮結構化設計的方法。

所謂結構化設計，具體指的是設計人員全面考慮各類設計因素，并選擇結構化與模塊化的形式推進教學設計，直接將路橋設計方案分成數個獨立的具有單一功能的模塊。路橋設計時完成總體設計后，開始進行分塊設計，實現對各部分設計的細化處理。在路橋工程設計中應用結構化設計方法可以大大提升橋梁工程的安全性，一定程度延長路橋使用壽命，大幅度提升橋梁工程經濟效益。

2 路橋結構化設計解法與模塊設計

2.1 結構化設計方法的主要解法

2.2.1 極值求解法

主要是通過構建函數關系，并利用約束不等式對等式進行求解的過程。具體應該做好目標函數中的變量消除工作，通過簡化目標函數，求出函數的最大值和最小值，為設計的下一步工作提供理論數據。

2.2.2 網絡搜索法

網絡搜索法建立在計算機網絡基礎上，進行結構化設計時總體指導思想就是，利用網格方式劃分問題的固定區域，并選擇網絡規律性特點選擇到最佳的網絡點。路橋設計時利用網絡搜索法，要提前固定變量，驗算變量時根據自小到大的順序，驗算時要保證網絡點的約束條件，選擇的網格點滿足目標函數的需求，達成提出函數最優值得目的。

2.2.3 圖解法

圖解法坐標軸選擇設計變量為縱坐標，橫坐標則選擇另一個變量，并將相關聯的曲線圖繪制出來，在坐標圖上找到相應的約束區間，并通過繪制目標函數的等值線，最終在外邊緣的切線處求出目標函數值。這種方式對于二維結構設計有著非常重要的應用，隨著變量的增多這種方式將變得復雜不再適用。

2.2 路橋模塊設計分析

2.2.1 橋梁結構模型化分析

設計路橋方案時，要對路橋項目內在力學關系利用物理學力學原理進行分析，保證整個受力結構的合理性，并提出針對性的結構優化策略，順利完成結構模型化的目的。從而提升設計的具體性，為橋梁結構化工作的順利推進提出科學的數據基礎。

2.2.2 材料選擇與結構荷載

路橋結構化設計過程中，需要預先選擇假設方式對材料進行處理，具體措施為：假設材料彈性與塑性處于理想狀態，并借助現有參數測試材料的荷載與自由度，考慮到部分參數本身為解析式，因此在結構化設計中可以簡化計算，這種方式對于施工前的總體設計具有一定的幫助。

2.2.3 離散化結構

開展路橋工程設計時，要考慮實際因素進行結構設計，并實現自由度由無限向有限轉變。可以從整體角度出發，將整個橋梁結構劃分成數個有限的區間部分，實現離散化處理整體結構的目的。同時對模型計算時，需要考慮到橋梁實際情況，對比模型與實際情況的契合度，因此計算模型的選擇時結構化設計中需要格外注意的部分。同時還應該充分對橋梁的結構化設計進行分析，通過對比實際，不斷優化設計水平。

3 路橋設計中結構化設計質量控制措施

3.1 路橋防水設計質量控制

路橋使用壽命直接受到滲水問題的影響，要重視路橋防水設計工作。通常情況下要選擇合適的防水層，一般選擇成本合適且防水效果的混凈土材料，可以依據實現情況選擇鋼筋材料使用，入鋼筋網，減少施工以后裂紋的出現。還可以選擇符合纖維結構的混凝土，并混合水泥、滲透結晶材料，從而提升防水效果。在路橋項目的防水設計中應該實現以下幾個目標：

第一，路面具有較好的粘結性，沒有出現起皮和脫落等現象；第二，混凝土需要與路面鋪裝情況統一；第三，綜合結構應該具備一定的抗性強度以及延展性；第四，需要重視排水管道的設計，并保證管道的施工工藝水平。

3.2 結構化設計在路橋混凝土施工中的應用

鋼筋混凝土材料作為路橋工程中最常用的一種復合型建筑材料，在路橋施工中需要在其上層鋪設一定的保護層，從而對鋼筋進行保護，避免出現腐蝕情況，不斷增加結構的耐性和安全性參數。在具體的施工中，需要嚴格按照國家的有關規定，控制好保護層的厚度。混凝土的耐久性設計標準與施工質量息息相關，與橋梁的施工時間有很大關系。混凝土的應用需要重視配比等參數，不斷提升使用壽命。

3.3 混凝土澆筑施工質量控制

3.3.1 模擬砼的荷載分布情況

過分析極端、工程彎矩、剪力與實際的彎矩和剪力，對相應的電位進行布置，并將相應的預埋點對應連接。大體積混凝土澆筑施工，必須對澆筑層的厚度進行控制，控制分為三個部分，即所有類型的澆筑層厚度都需要根據混凝土和易性、振搗器振搗深度來進行初步設定；針對泵送混凝土，其澆筑攤鋪厚度不可超過 600m m（常規要求，如有特殊情況可以根據實際條件更改）；針對非泵送混凝土，其澆筑攤鋪厚度不可超過 400m m（常規要求，如有特殊情況可以根據實際條件更改）。

3.3.2 分配梁進行安裝

為了優化鋼絞線的受力結構，確保支架的受力情況，需要結合工程實際，采用2 根I20 工字鋼作分配梁，并利用吊車將相應的設備配置到位。

3.3.3 安裝鋼絞線

通過對長度的計算，嚴格按照工藝標準對鋼絞線進行下料、盤束處理，及時安裝到支架上，利用人工作業的方式將鋼絞線分配到相應位置，完成相關工作后，錨具和夾片錨固與分配梁上。

3.3.4 上下端的錨固處理

在鋼絞線按照工程計劃安放到位后，在上端充分將錨具和夾片進行固定，在下端需要結合前期施工流程，及時與預埋在承臺上的鋼絞線進行連接，完成后做好鋼絞線的張拉工作，鋼絞線的現場安裝錨固如圖2所示。

3.3.5 張拉鋼絞線

利用液壓千斤頂在支架的頂面進行單端張拉，并在鋼管的各個支撐點、支墩跨中處設置觀測點，并設置好觀測點，分為四級加載，逐漸完成。對于縱向加載，需要從選定的支點處均勻布置，在橫向加載時，需要從結構的中心線兩側對稱布置，同時嚴格按照既定的時間間隔進行觀測。

4 結語

綜上所述，路橋設計在很大程度上決定工程的質量和安全運營。而在路橋工程項目中通過應用結構化設計方式可以通過對綜合因素的考量，自上而下進行拆解分析，并利用高科技手段加以輔助，對于不斷提升路橋設計水平意義重大。