道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

歐陽偉堅(jiān)

摘要：近年來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展帶動(dòng)了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，交通運(yùn)輸業(yè)的進(jìn)步也成為進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)質(zhì)量的動(dòng)力。道路橋梁作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，道路橋梁工程的質(zhì)量保證越來越受到重視。針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，指出了這一重要設(shè)計(jì)形式的必要性、應(yīng)用原則和具體應(yīng)用要點(diǎn)，不斷提高道路橋梁工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);道路橋梁設(shè)計(jì);應(yīng)用分析

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，目前我國(guó)道路橋梁建設(shè)正處于快速增長(zhǎng)期，但由于在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)過于片面，沒有從路橋結(jié)構(gòu)的完整性出發(fā)，現(xiàn)階段道在路橋梁建設(shè)中存在很多問題，例如水泥混凝土路面的斷板.裂縫.下沉.翻漿.錯(cuò)臺(tái)等病害：瀝青混凝土路面的坑槽.車轍.松散等病害。為充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的作用，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員了解路橋工程各個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況，從而優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能。通過結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用，提升道路橋梁設(shè)計(jì)的可行性和合理性，利用綜合性的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高工程質(zhì)量，延長(zhǎng)工程的使用壽命。

1 結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)的基本概念

結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)就是在道路橋梁建設(shè)過程中，將道路橋梁進(jìn)行分層設(shè)計(jì)。將道路橋梁由整體到局部進(jìn)行貫穿式的構(gòu)造和設(shè)計(jì)，使得道路橋梁的每個(gè)點(diǎn)組成的每個(gè)部分融會(huì)貫通成完整的道路橋梁工程。道路橋梁設(shè)計(jì)的各個(gè)部分都應(yīng)該得到同等重視，只有各個(gè)建造部分有效結(jié)合才能形成最終的建造成果。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

2.1 簡(jiǎn)單性原則

簡(jiǎn)單性原則通俗點(diǎn)說就是道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡可能簡(jiǎn)化。在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，應(yīng)用簡(jiǎn)化原則，能夠使施工工序得以優(yōu)化，減少不必要的施工工序，使得經(jīng)濟(jì)效益得到顯著的提升。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，要使得工程結(jié)構(gòu)得到直接.簡(jiǎn)單的傳遞，這樣外部荷載能夠得到均衡地分配，以提升道路橋梁工程的整體實(shí)力。

2.2 可靠性原則

在受到強(qiáng)大的外力作用時(shí)，為了確保結(jié)構(gòu)能夠有效地?cái)U(kuò)大受力范圍，縮短傳遞路徑，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)要密切關(guān)注道路的整合情況，確保設(shè)計(jì)內(nèi)容符合可靠性原則。對(duì)于特殊路段，更要高度重視設(shè)計(jì)與施工，為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供充分的保障。應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念時(shí)，務(wù)必從工程整體角度出發(fā)，確保結(jié)構(gòu)承載性能能夠滿足工程建設(shè)要求。

2.3 整體性原則

在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保設(shè)計(jì)符合整體性原則，保證結(jié)構(gòu)在過載等特殊情況下的安全性。設(shè)計(jì)人員不僅要提高技術(shù)的可行性和科學(xué)性，還要保證項(xiàng)目的完整性，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量，有效地減少材料消耗，降低項(xiàng)目建設(shè)成本。在優(yōu)化道路設(shè)計(jì)過程中，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將各個(gè)項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)充分展現(xiàn)出來，綜合整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行全面考慮，體現(xiàn)出整體性設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)中通常將道路設(shè)計(jì)視為一個(gè)整體，以改善道路的可靠性和延展性。3結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 整體劃分成為單獨(dú)模塊

將道路橋梁建造進(jìn)行圖紙演化，然后細(xì)致地劃分為單獨(dú)的模塊。道路橋梁?jiǎn)为?dú)模塊建造非常重要，因?yàn)檎w的道路橋梁建造過程是由各個(gè)單獨(dú)模塊組成。在前期設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行整體模塊的單獨(dú)劃分，為后期的模塊組合奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，只有精確且科學(xué)地保證每個(gè)單獨(dú)模塊的科學(xué)性和合理性，才能為后期的整體結(jié)合奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如路線布設(shè)依據(jù)前期所確定的路線走廊和主要控制點(diǎn)，結(jié)合沿線地形.地貌.水文.地質(zhì)等自然條件以及沿線主要城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃.路網(wǎng)布局等進(jìn)行路線平縱面設(shè)計(jì)，正確處理路線平.縱線形的組合，使道路線形組合均衡，滿足行車安全.舒適，為道路景觀規(guī)劃創(chuàng)造良好的環(huán)境，同事要注重交通分析和組織，合理設(shè)置與相交道路的交叉類型等，以滿足各交通功能的需要。

3.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型時(shí)，設(shè)計(jì)人員要科學(xué)選擇設(shè)置方法。例如選取適合的地基處理方案，減少新老路基的差異沉降，是改擴(kuò)建工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)于改擴(kuò)建工程而言，由于工期緊，施工場(chǎng)地狹窄，同時(shí)還要維持道路交通的正常運(yùn)營(yíng)等原因，軟基處理較新建工程具有更高的要求。目前，在改

擴(kuò)建工程中最常用的軟基處理方法中有樁網(wǎng)復(fù)合地基.塑料排水板.粉噴樁復(fù)合地基.CFC樁復(fù)合地基.水泥攪拌樁復(fù)合地基等。其中水泥攪拌樁施工方法對(duì)于既有路基的干擾小，較適合改擴(kuò)建工程：水泥攪拌樁法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土.粉土.飽和黃土.素填土.黏性土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。因此，據(jù)施工環(huán)境條件分析具體項(xiàng)目，節(jié)約項(xiàng)目建造成本，縮短項(xiàng)目周期，確保項(xiàng)目質(zhì)量。

3.3 合理選擇路面結(jié)構(gòu)

根據(jù)道路的類別和等級(jí).依據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).結(jié)合連接道路的現(xiàn)狀和交通量分布，以"滿足行車安全舒適.節(jié)約投資"為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。路面結(jié)構(gòu)是根據(jù)交通量和公路等級(jí)對(duì)路面強(qiáng)度的要求，結(jié)合沿線氣候.水文.地質(zhì)及材料等的實(shí)際情況擬定的，同時(shí)充分考慮路面的防滑.防水.防裂.抗高溫等性能，本著經(jīng)濟(jì).實(shí)用.有利于環(huán)境保護(hù)等多項(xiàng)綜合性指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。充分利用舊路和考慮城鎮(zhèn)規(guī)劃.地形.水文和地質(zhì)條件，充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧希赃_(dá)到節(jié)省投資.確保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)：所采用的技術(shù)方案應(yīng)成熟可靠，施工可操作性強(qiáng)，公路工程及其構(gòu)筑物應(yīng)易于維護(hù)，以達(dá)到降低運(yùn)營(yíng)成本之目的。

3.4 防水設(shè)計(jì)

在道路的設(shè)計(jì)過程中，防水設(shè)計(jì)也是非常重要的一環(huán)。若防水設(shè)計(jì)工作做得不到位，那么當(dāng)工程投人使用后，必然會(huì)發(fā)生路面滲漏現(xiàn)象，導(dǎo)致工程的穩(wěn)定性降低。這樣不僅需要花費(fèi)大量的資源來進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，而且影響了交通的便利性以及還會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，需要著重進(jìn)行道路的防水設(shè)計(jì)工作，從而延長(zhǎng)道路的使用壽命，保證人民群眾的出行安全。

為了確保做好防水設(shè)計(jì)的工作，需要做好以下兩個(gè)方面的工作∶一方面是防水工程，另一方是排水工程。第一是需要對(duì)防水層的設(shè)計(jì)加以優(yōu)化，針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)運(yùn)用不同防水層設(shè)計(jì)，避免道路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到滲透水的破壞，對(duì)于防水設(shè)計(jì)需要根據(jù)不同路面結(jié)構(gòu)類型選擇不同的防水設(shè)計(jì)，如設(shè)置防水粘結(jié)層，路面面層采用孔隙率小的密實(shí)級(jí)配瀝青混合料等，從而使得防水性能得到提升。第二，重視排水設(shè)計(jì)，避免雨水侵蝕，如果不及時(shí)排水，長(zhǎng)期的積水會(huì)造成道路快速老化，甚至引起塌陷，從而引發(fā)安全事故。

3.5 合理選擇計(jì)算方法

在道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須正確選擇計(jì)算方法。一是根據(jù)垂直軸和水平軸的實(shí)際情況進(jìn)行合理計(jì)算，檢測(cè)坐標(biāo)系的邊界變量范圍，得到目標(biāo)函數(shù)輪廓和最終的目標(biāo)函數(shù)值，因此該計(jì)算方法就是道路橋梁的二維結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。二是函數(shù)極值的計(jì)算度量，它利用函數(shù)不等式捕獲變量的實(shí)際情況，再獲得相關(guān)的函數(shù)極值。三是同態(tài)設(shè)計(jì)度量，該度量與功能極值計(jì)算度量類似，可以使用函數(shù)不等式作為方程，在減少計(jì)算目標(biāo)的同時(shí)提升計(jì)算效率。

結(jié)束語

綜上所述，道路橋梁是我國(guó)交通運(yùn)輸中的重要組成部分，對(duì)人們的日常出行產(chǎn)生重要影響，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生重要影響。在道路橋梁工程的設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過合理應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，解決以往道路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問題，優(yōu)化完善道路橋梁工程設(shè)計(jì)方案，結(jié)合實(shí)際工程確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性.安全性與可靠性，降低道路橋梁建設(shè)成本，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)。

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