探討道路橋梁的結構優化設計

肖鵬

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1 結構優化設計概述

所謂結構優化設計就是工程建設領域針對工程結構的優化設計而采取的一種基于數據綜合分析和設計方案綜合評審來保證其結構設計方案最優化的設計方式。該設計方式涉及到大量模型計算、構建和優化分析工作，體現出現代工程建設的更高追求。在工程結構優化設計發展過程中，逐漸形成了多種模型構建與計算方法，如離散化結構設計、模型化結構設計、荷載結構化設計等。這些方法都對工程結構優化起到一定的促進作用。而在道路橋梁的結構優化設計中，這些方法的運用需要結合道路橋梁建設實際進行科學選擇，然后再結合其他一些運算方法如圖解法、求解函數極值法、同態設計法等對工程結構模型進行構建與完善，如此就可以確保最終結構設計的科學合理性。可以說，結構優化設計已經成為現代道路橋梁建設的重要工作[1]。

2 道路橋梁結構優化設計的基本原則

道路橋梁工程的建設施工本身就是一項十分復雜的工作，且建設施工過程還容易受到各種外界因素的影響，這就對其工程結構的強度、性能等提出更高要求。因此，在其結構設計的過程中就需要采取一定的方法進行結構的優化。然而，結構優化設計在實際操作過程中需要結合道路橋梁建設施工的質量安全要求和具體造價秉承一定的原則，如此方能使最終設計出的結構達到理想效果。

一是穩定性原則。結構穩定性對道路橋梁建設施工至關重要，因此穩定性原則也是結構優化設計中必須遵循的最基本原則。尤其在當前道理橋梁交通運輸量日益加大的情況下，道路橋梁需要承載更大荷載，所以結構優化設計中必須要保證其結構能夠具有較強的抗壓性，同時受力也必須保持均勻，如此方能達到更好的穩定性要求。

二是綜合性原則。綜合性原則是指道路橋梁結構優化設計中應綜合全面考量影響橋梁結構的各方面因素，如施工材料、結構形式特點、截面形式等，然后從中通過計算對比找到最佳的結構設計方案并選擇最合適的建設材料，進而使橋梁結構在自重、承載力等方面都能夠得到優化。

三是整體性原則。該原則是強調道路橋梁工程的結構優化設計不能局限于某一部分或單純結構層面，而應該從道路橋梁的整體結構建設施工層面進行考量。例如優化設計過程中需要對樁基設計、橋墩設計、軟基處理等重要部位進行研究分析，保證各部分的科學合理性以及最終結構整體的合理性。同時優化設計中還需要考慮到工程造價等問題，以提升道路橋梁結構設計的整體水平。

3 道路橋梁結構設計的優化要點

道路橋梁結構優化設計的綜合性、整體性原則都反映出其需要考慮的因素較多，同時實際設計中需要把控的要點也較多。因此，要確保結構優化設計達到理想效果，就需要對其中的優化要點加以研究分析和把控，以切實提升優化設計水平[2]。

3.1 鋼筋混凝土結構的優化設計

在現代道路橋梁結構設計中，由于大多數工程結構都是以鋼筋混凝土結構為主，所以對鋼筋混凝土結構的優化是十分關鍵的。雖然該結構在性能上具有突出優勢，但其同樣有可能受到外界自然或結構內部因素影響而產生腐蝕問題，進而影響結構性能。因此，對鋼筋混凝土結構的優化需要考慮到道路橋梁建設施工的具體環境情況，并對其采取一定的保護性設計，如結合易腐蝕部位設置保護層，科學確定保護層厚度，如此能夠使鋼筋混凝土結構得到強化，并提升道路橋梁整體結構的性能強度。

3.2 混凝土性能的優化

從綜合性原則角度出發，結構優化設計中還需要考慮到施工材料的質量性能問題。混凝土是現代道路橋梁施工的主要材料，因此混凝土性能將對工程結構和整體質量造成巨大影響，這就需要我們對混凝土材料的性能進行必要的優化。一方面，在結構設計中需要針對混凝土材料配比進行必要的校驗，確保其配比能夠產生最佳的性能效果。在實際操作中，設計人員需要對道路橋梁各部位使用的混凝土水灰比、水泥用量和強度等級都進行優化設計，保證各部位混凝土結構的的強度、堿含量、水泥用量等都能夠得到有效把控，在保證其質量性能的基礎上提升材料配比的經濟性[3]。

為防止混凝土在施工中出現較大裂縫，設計中還需要考慮到鋼筋混凝土的配筋問題，科學確定配筋數量，并優化施工工藝與澆筑養護方法，從而對鋼筋混凝土結構進行更有效防護。

3.3 防水性能的優化

道路橋梁工程在后期運營使用中還會受到各種外界環境因素的影響。如路面排水、橋梁防水等都對道路橋梁工程抵抗外界環境影響的能力產生著較大影響。所以在結構優化設計中就需要對道路橋梁的防水性能進行優化。具體而言，設計人員需要對路面防水層進行優化設計，把控混凝土密實程度，并針對其施工中的鋼筋網設置進行優化，以提升混凝土抗拉強度，防止混凝土結構在后期使用中出現開裂問題，并有效提升道路橋梁的防水性能。在具體的優化方法上，可以圍繞以下幾方面展開：一是使應利用改性瀝青材料來提升道路橋梁路面的粘結性，從而減少后期運行中的脫落、起皮等現象；二是科學規劃道路橋梁排水管道布設，并對并管道與混凝土的接觸部位進行防水處理；三是要對路面防水層的延展性進行優化，盡可能使用具有較強抗拉性與耐腐蝕性的材料。

4 結語

綜上所述，道路橋梁結構優化設計是現代道路橋梁建設發展必須給予高度重視的事項，其實際操作中需要把控設計的基本原則，并結合相關要點進行優化設計，以切實提升道路橋梁的結構設計水平。