結構化設計在道路橋梁設計中的應用

譚春騰

摘? ?要：近年來，我國經濟的持續(xù)發(fā)展帶動了交通運輸行業(yè)的繁榮，同時，交通運輸事業(yè)的進步也成為助推經濟質量進一步提升的動力。道路橋梁工程作為交通運輸事業(yè)的重要構成部分，其質量保障也得到了更加廣泛的關注。本文圍繞結構化設計在道路橋梁工程設計中的應用，指出這一重要設計形式的必要性、應用原則與具體應用要點，以期為行業(yè)人員持續(xù)提高結構化設計質量提供參考。

關鍵詞：結構化設計? 道路橋梁設計? 應用分析

在社會經濟持續(xù)發(fā)展的大背景下，我國基礎設施建設行業(yè)得到了極快的發(fā)展，道路橋梁工程建設規(guī)模不斷擴大，為推動交通運輸業(yè)發(fā)展、滿足人民生活與社會生產需求作出了重要貢獻。同時，社會對于道路橋梁工程的建設質量也給予了更高的關注，而要想打造出質量過硬的道路橋梁工程，首先就要保證道路橋梁設計這一基礎性工作的科學性。與其他工程相比，道路橋梁工程體量較大、質量要求更高、結構更加復雜，如何把握好結構化設計中的重點內容、保證設計的合理性，是每一位設計人員必須思考與探索的關鍵問題。

1? 結構化設計在道路橋梁設計中應用的必要性

在過去的道路橋梁建設模式中，設計流程的起始環(huán)節(jié)是完成初始方案的設定，這一過程的主要參考依據是以往的建設經驗，涵蓋了材料選用、總體布置、工藝流程、結構尺寸等多種要素，在初始方案設計完成后，通過結構分析與力學分析，對設計方案的可行性進行檢驗，并視情況進行相應的調整與糾正?？梢钥闯觯@一設計模式雖然可以對方案的可行性與安全性進行檢驗，但這種檢驗相對基礎，沒有涉及到最優(yōu)環(huán)節(jié)，而隨著社會經濟的持續(xù)發(fā)展，道路橋梁建設的標準不斷提高，設計需求也更加復雜，這種傳統(tǒng)的設計模式顯然無法滿足道路橋梁工程設計的現(xiàn)實需要。

作為一種科學的設計方法，結構化設計近年來在道路橋梁設計中逐漸占據了主流，結構化設計起源于自頂向下細化、模塊化與結構化等程序設計技術，是在道路橋梁的建設實踐中不斷形成發(fā)展的。從本質上來說，結構化設計就是將整體性設計，按照單一功能、相互獨立的原則進行模塊結構劃分的過程，詳細設計與概要設計是結構化設計的主要表現(xiàn)形式。這一設計模式在道橋設計中的廣泛應用，大大提高了設計方案的安全性與可行性，而且也使得最優(yōu)設計成為可能。

2? 結構化設計在道路橋梁設計中的應用原則

2.1 科學性原則

科學性原則是指結構化設計要符合道路橋梁的安全規(guī)范與使用要求，對道路橋梁結構、橫斷面與道路橋梁結構配置等內容進行科學測算與安排，確保其能滿足長期性的使用需要，盡可能提高道路橋梁工程的使用壽命。同時，從安全性的角度出發(fā)，通過優(yōu)化道路橋梁結構內力分布，盡可能降低道路橋梁的自重。

2.2 簡約化原則

簡約化原則也是結構化設計在道路橋梁設計中的一項重要原則，簡約化原則的應用既可以減少不必要的施工程序，使得施工成本得以科學控制，提高建設企業(yè)的經濟效益，也可以壓縮安全隱患的增長空間，提高工程的整體穩(wěn)定性。在實際設計中，要盡可能使得道路橋梁結構力能完成直接、簡單的傳遞，使得道路橋梁結構能平衡地分散外部負荷，以此達到降低橋梁自重、增強工程整體強度、優(yōu)化施工流程的理想效果。

2.3 連續(xù)性原則

在實踐中可以發(fā)現(xiàn)，近年來我國多數(shù)道路橋梁工程結構呈現(xiàn)出了自重與負荷持續(xù)增加的趨勢，這也是道路橋梁建設體量增大的必然結果，為了適應這一趨勢發(fā)展，就需要在結構化設計中遵循連續(xù)性的原則，從而增大結構在受力過程中的受力面積、縮短受力傳遞路徑，以此達到增強橋梁耐久性的目的。

2.4 統(tǒng)合性原則

統(tǒng)合性原則是指在結構化設計中，要對材料、結構兩大關鍵部分進行統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮不同結構、形狀在受力與功能方面的差異，使得其共同為提高道路橋梁工程結構穩(wěn)定的目的而服務。

2.5 整體性原則

道路橋梁工程各個構成部分不是孤立存在的，結構化設計的最終目的是提高其整體工程的質量及在長期使用過程中的耐久性。因此，在結構化設計中必須堅持整體性的設計原則，最大程度激發(fā)結構化設計的突出優(yōu)勢，尤其是要做好過載等特殊情況下橋梁整體安全的設計。同時，可以通過提高整體承重力、統(tǒng)籌節(jié)約總體材料用量等方式，實現(xiàn)質量保障與經濟效益的有機統(tǒng)一。

3? 結構化設計在道路橋梁設計中的具體應用要點

3.1 防水設計

防水設計一直都是道路橋梁設計中的重要部分，如果防水設計存在漏洞，必然會使得道路橋梁工程在投入使用之后出現(xiàn)路面滲漏水情況，這一方面會破壞工程的穩(wěn)定性，且需要投入額外的維護成本，造成資源的不必要浪費，另一方面，路面滲漏水也會增加往來車輛的安全風險，對人民群眾的生命財產安全造成威脅。因此，在設計環(huán)節(jié)要尤其重視防水設計，為提高工程的防水質量打下基礎。在結構化設計中，防水設計要重點把握兩個環(huán)節(jié)：其一，要優(yōu)化防水層設計。通常情況下，道路橋梁工程梁面上會設計有防水層，這一防水層的主要功效在于隔離道橋使用過程中自然降水、行車潑灑等情況產生的水，避免其對工程內部結構造成破壞。因此在防水層設計中應當嚴格控制材料的質量，要優(yōu)先選擇密實度高的混凝土材料作為主材料，增強防水功能，同時考慮到混凝土在復雜環(huán)境中容易出現(xiàn)的開裂狀況，可以適當?shù)剡M行配套鋼筋網的設計;也可以通過摻入水泥基結晶材料等達到提升防水層防滲效果的目的。在防水層設計完成之后，可以通過一些標準判斷其是否符合防水要求，如路面粘結情況、結構整體的抗拉程度等。其二，在防水設計中還要做好泄水管道與安裝環(huán)節(jié)的設計，尤其是要考慮到泄水管道的細節(jié)部分，避免這些部分出現(xiàn)疏漏而造成的滲水狀況。

3.2 混凝土設計

結構化設計應用于道路橋梁的混凝土設計時，應當把握如下要點：其一，要滿足混凝土的耐久性需求。耐久性是選取混凝土作為橋梁結構主體材料的重要原因，混凝土耐久性的高低對道路橋梁工程的使用壽命具有決定性的影響?？梢园l(fā)現(xiàn)，近年來一些道路橋梁質量隱患問題，很大程度上是由于在混凝土設計過程中對耐久性考量不當造成的。優(yōu)化混凝土的耐久性設計，關鍵在于對水灰比、水泥用量、強度級別等進行科學測算與精確配置。其二，要加強構造配筋。無論混凝土材料應用于何種工程建設，裂縫問題均是一個繞不開的問題，這也是由混凝土本身的性質特點決定的。裂縫問題的出現(xiàn)，可能會使得外來雜質尤其是污水滲入道路橋梁結構中，既會加大裂縫的破裂程度，也會對內部結構進行侵蝕。因此在混凝土設計中應當通過加強構造配筋，提高混凝土結構的抗裂性能，最大程度降低裂縫問題出現(xiàn)的概率。其四，要合理配置防腐材料。近年來，隨著基礎設施工程建設規(guī)模的持續(xù)擴大，相關材料市場也呈現(xiàn)出繁榮的發(fā)展趨勢，在進行道路橋梁工程結構化設計時，設計人員要從長遠使用的視角出發(fā)，對一些重點局部位置如鋼筋混凝土負彎矩區(qū)配備防腐材料設計，增強其耐久性。

4? 結語

交通運輸事業(yè)是社會經濟運行的基礎性事業(yè)，作為這一基礎性事業(yè)的重要構成部分，道路橋梁工程質量的提升，是一個持續(xù)性的任務。結構化設計在道路橋梁設計中具有較大的應用優(yōu)勢，已經成為道橋工程的主流設計形式。設計人員要把握結構化設計的要點，充分考慮道路橋梁工程的實際情況，保證結構設計方案的可行性、安全性與可靠性，為保障道路橋梁工程的基本質量、使得其充分發(fā)揮服務于經濟社會的功能打下堅實的基礎。

參考文獻

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