道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)性設(shè)計的應(yīng)用

王彩霞

（承德百誠工程咨詢有限公司，河北 承德 067000）

一、道路橋梁設(shè)計工作開展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的道路橋梁設(shè)計工作在開展時，主要是對橋梁雛形進行設(shè)計，并且對結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)進行分析。在此基礎(chǔ)上對工程建設(shè)時，所應(yīng)用的施工原材料和材料結(jié)構(gòu)尺寸以及布局形式進行科學(xué)的管理。要對建筑物主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況進行全面的分析，并且制作施工方案。在對主體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進行分析時，要對方案的應(yīng)用可行性進行科學(xué)的判斷。這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法在應(yīng)用時，無法對特殊條件下的道路橋梁建設(shè)情況進行綜合考慮，也無法提高結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量和效率。

例如在當前的社會背景下，道路橋梁工程在進行主體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，結(jié)構(gòu)形式變得更加復(fù)雜。傳統(tǒng)的設(shè)計方式在應(yīng)用時，無法滿足復(fù)雜的建設(shè)要求，主體結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時經(jīng)常會出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此要對現(xiàn)有的設(shè)計方式進行全面的改革，在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計的過程中，需要引進典型的模塊化設(shè)計思維，對道路橋梁中的每一個模塊進行具體的分析和處理，增強單元的獨立功能。在進行橋梁工程建設(shè)的過程中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計理念主要應(yīng)用于，混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)以及防水施工等項目中，需要進行概要設(shè)計和詳細設(shè)計。在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計的過程中，可以利用結(jié)構(gòu)圖，準確描述道路橋梁的建設(shè)情況，可以為后續(xù)工程的建設(shè)行為，提供科學(xué)的指導(dǎo)。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計在路橋設(shè)計中的應(yīng)用原則

（一）科學(xué)原則

科學(xué)原則是指對結(jié)構(gòu)設(shè)計中滿足安全標準和使用要求的路橋，對路橋結(jié)構(gòu)、橫斷面和路橋結(jié)構(gòu)配置的內(nèi)容進行科學(xué)的測量和布置。首先需要遵循科學(xué)原則，這樣能夠滿足道路橋梁的長期使用需要。為了保障道路橋梁工程的安全性，需要對道路橋梁工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布進行優(yōu)化，使得道路橋梁工程的自重得以降低。

（二）簡單性原則

道路橋梁結(jié)構(gòu)的另一重要設(shè)計原則就是簡單性原則，通俗點說就是道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要盡可能簡化。應(yīng)用簡化原則，能夠使得道路橋梁的施工工序得以優(yōu)化，從而減少不必要的施工工序，使得施工企業(yè)的經(jīng)濟效益得到顯著的提升，并且使得道路橋梁工程的安全系數(shù)得到顯著提高。在實際的設(shè)計過程中，要使得道路橋梁工程結(jié)構(gòu)得到直接、簡單的傳遞，這樣道路橋梁結(jié)構(gòu)的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力。

（三）連續(xù)性原則

通過調(diào)查研究顯示，我國道路橋梁工程結(jié)構(gòu)所承受的荷載越來越大，這也是社會發(fā)展的必然結(jié)果。為了滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，對于道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要遵循連續(xù)性原則，從而使得道路橋梁結(jié)構(gòu)的受力面積適當增加。

（四）一體化原則

道路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要綜合材料和結(jié)構(gòu)這兩個關(guān)鍵點，對于不同的工程結(jié)構(gòu)以及形態(tài)的受力情況以及功能有非常清晰地了解，從而達到提高道路橋梁工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。

三、結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法應(yīng)用于道路橋梁工程設(shè)計過程的重要性分析

在道路橋梁工程正式開展施工建設(shè)工作之前，相關(guān)設(shè)計人員必須意識到道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計的重要性。一般情況下，道路橋梁工程設(shè)計需要符合相關(guān)的質(zhì)量檢驗標準、行業(yè)規(guī)章標準以及各種國家質(zhì)量監(jiān)控標準。道路橋梁工程的設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計過程、設(shè)計原則以及設(shè)計要求必須要符合實用性、安全性、科學(xué)性、美化性、穩(wěn)定性等等原則。除此之外，道路橋梁工程設(shè)計過程并非一成不變，相關(guān)設(shè)計人員還需要結(jié)合道路橋梁工程施工建設(shè)具體要求，合理選擇設(shè)計方法、逐步優(yōu)化設(shè)計過程。雖然相關(guān)設(shè)計人員可以認真研究道路橋梁工程的設(shè)計過程以及設(shè)計方案，但是在道路橋梁工程施工設(shè)計的過程中，依然有可能出現(xiàn)各種技術(shù)問題或者是設(shè)計問題，這就意味著相關(guān)設(shè)計人員無法設(shè)計出完美無缺的施工方案。如果相關(guān)設(shè)計人員依然采用比較傳統(tǒng)、比較落后的道路橋梁工程施工設(shè)計方法，那么很有可能會出現(xiàn)更多的技術(shù)操作問題以及設(shè)計問題，有可能無法保證道路橋梁工程設(shè)計的科學(xué)性、實用性。因此，就誕生了結(jié)構(gòu)化設(shè)計這一概念。結(jié)構(gòu)化設(shè)計自然而然需要立足于道路橋梁工程施工設(shè)計的總體布局以及主要結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化、整體規(guī)劃、細節(jié)處理的方式，著重梳理道路橋梁工程施工設(shè)計的具體問題。結(jié)構(gòu)化設(shè)計經(jīng)過多年的技術(shù)演變之后已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，雖然結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法在實際應(yīng)用的過程中仍然會存在一些問題，但是實際上，道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法與其他設(shè)計方法相比的確具有極大的應(yīng)用價值。道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計的關(guān)鍵（核心）在于將所有的設(shè)計過程進行細化，從而將一個又一個的設(shè)計過程編排成不同的設(shè)計模塊，通過設(shè)計模塊之間的優(yōu)化、組合，進一步完善道路橋梁工程結(jié)構(gòu)化設(shè)計具體過程。這就意味著結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法可以逐步完善施工設(shè)計具體過程，通過科學(xué)技術(shù)手段將設(shè)計過程進行細節(jié)搭配與重新組合，以便相關(guān)設(shè)計人員可以結(jié)合道路橋梁工程的施工設(shè)計要求合理安排設(shè)計工作。結(jié)構(gòu)化設(shè)計的技術(shù)重點在于整合所有設(shè)計模塊，將不同設(shè)計模塊進行優(yōu)化配置，最終在每一個設(shè)計模塊之中涵蓋所有概要設(shè)計內(nèi)容以及細節(jié)設(shè)計內(nèi)容。結(jié)構(gòu)化設(shè)計具有極大的應(yīng)用價值，在一部分道路橋梁工程前期設(shè)計過程之中經(jīng)常需要運用到結(jié)構(gòu)化設(shè)計的相關(guān)設(shè)計方法，尤其是一部分設(shè)計要求比較特殊的道路橋梁工程更是可以利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法進一步優(yōu)化設(shè)計過程、豐富設(shè)計內(nèi)容、完善設(shè)計結(jié)構(gòu)、解決設(shè)計問題。利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法可以進一步提高道路橋梁工程施工設(shè)計質(zhì)量，還可以保證施工設(shè)計過程有序進行，通過設(shè)計模塊之間的搭配、優(yōu)化、整合還可以為后續(xù)施工建設(shè)過程提供技術(shù)支持。

四、關(guān)于結(jié)構(gòu)化設(shè)計在道路橋梁設(shè)計中應(yīng)用研究

（一）恰當?shù)倪\用多種結(jié)構(gòu)化模型

多種結(jié)構(gòu)化模型的運用，設(shè)計人員需做好計算模型的構(gòu)建，要能結(jié)構(gòu)道路橋梁的參數(shù)，確定結(jié)構(gòu)指標，根據(jù)指標規(guī)范的施工，從而有效的增加道路橋梁的施工水平。離散化結(jié)構(gòu)作為多種結(jié)構(gòu)化模型其中的一部分，在展開結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員可以合理的運用，此種方法能讓結(jié)構(gòu)模型更為自由化，并且在轉(zhuǎn)換的時不受顯著，所以，此種結(jié)構(gòu)化模型較為受歡迎。而且在運用此種結(jié)構(gòu)話模型階段，設(shè)計人員也能有效的結(jié)合相關(guān)的力學(xué)，這樣則有助于掌握結(jié)構(gòu)內(nèi)部規(guī)律，并做好結(jié)構(gòu)處理工作，從而降低結(jié)構(gòu)問題，讓結(jié)構(gòu)受力更加良好，這對于提升道路橋梁施工質(zhì)量具有一定的促進作用，設(shè)計人員應(yīng)對其增強重視[8]。

（二）科學(xué)的進行結(jié)構(gòu)化計算

在進行結(jié)構(gòu)化設(shè)計的過程中，設(shè)計人員必須要做好結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法選擇，根據(jù)其方法展開結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的設(shè)計，并對其結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的計算，掌握數(shù)據(jù)規(guī)范施工。一般在計算結(jié)構(gòu)化的過程中，設(shè)計人員會選擇圖解計算方法，此種計算方法主要運用縱橫軸原理，在計算時通過橫軸和縱軸標準確定任意兩個變量，然后根據(jù)變量的變化情況進行圖形的繪制，與此同時，還應(yīng)結(jié)合變量函數(shù)不等式確定變量的數(shù)據(jù)，在計算的過程中，設(shè)計人員必須要做好坐標系的掌控，這樣可以確定具體的結(jié)構(gòu)位置，從而有針對性計算出目標函數(shù)的等值線和相對的目標函數(shù)值。此外，在展開在道路橋梁二維結(jié)構(gòu)計算時，也應(yīng)合理的運用圖解計算和函數(shù)極值計算方式，這樣可以通過進行等式設(shè)置的方式，了解設(shè)各項變量的變化情況，確定最終函數(shù)極值內(nèi)容，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

（三）合理的進行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅影響道路橋梁整體結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，并且也影響道路橋梁的質(zhì)量，因此，對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計人員不容忽視，在進行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要能運用科學(xué)的方法以及實際施工方案，科學(xué)配置混凝土比例，這樣則可以增加混凝土的厚度，讓其在道路橋梁中起到良好的保護鋼筋的作用。在設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況做好材料的選擇，一般情況下，設(shè)計人員會選擇復(fù)合型的材料，這樣在運用時可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計效果顯著增加，并且也可以在一定程度上降低鋼筋腐蝕的問題發(fā)生，這樣則可以有效的提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并延長工程的使用期限。為了提升鋼筋混凝土的耐久性，在攪拌混凝土的過程中，還需要做好比例的配置，保障混凝土的質(zhì)量，這樣既可以讓混凝土結(jié)構(gòu)增加，也可以讓道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增長。

（四）重視工程耐久性及安全性設(shè)計

為了提升道路橋梁的安全性以及耐久性，需要從以下幾方面入手：

第一，應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題。施工單位要重視提高道路橋梁的耐久性并將其作為重要的設(shè)計原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細節(jié)，使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費用。

第二，改善橋梁的超載問題。交管部門要加強對道路橋梁的管理，嚴禁超載車輛上橋。

第三，適度擴大道路寬度，根據(jù)道路不均勻系數(shù)合理增加車道數(shù)量，合理設(shè)置道路標志標線，規(guī)范車輛通行管理。

（五）提高防水設(shè)計質(zhì)量

對于橋梁工程項目的建設(shè)來說，如果無法對表層的積水問題進行及時的處理，就會降低主體結(jié)構(gòu)的防滲能力，會對結(jié)構(gòu)的實用性能產(chǎn)生不良影響，還會縮短工程的應(yīng)用壽命。因此必須提高道路橋梁結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計水平，需要對建設(shè)原材料進行慎重的選擇，并且在混凝土材料中添加配筋網(wǎng)，減少裂縫問題的發(fā)生幾率?？梢赃x用復(fù)合纖維混凝土材料，提高整體的防滲效率。

在進行排水管道建設(shè)時，還要對管道的布局進行科學(xué)的設(shè)計，提高建設(shè)的密度，避免在進行混凝土材料應(yīng)用的過程中，出現(xiàn)水分淤積等情況，降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用強度，縮短混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用時間。

（六）優(yōu)化鋼筋保護層厚度

現(xiàn)階段在進行道路橋梁工程設(shè)計的過程中，一般都選用了鋼筋混凝土進行結(jié)構(gòu)的建設(shè)。這種結(jié)構(gòu)形式在應(yīng)用的過程中，可以提高道路橋梁的整體性能。但是在實際建設(shè)的過程中，鋼筋材料容易受到腐蝕問題的影響，會降低主體結(jié)構(gòu)的綜合性能，影響工程的耐久性能。設(shè)計人員可以將新型的環(huán)保材料應(yīng)用到結(jié)構(gòu)建設(shè)中，還需要對容易出現(xiàn)腐蝕問題的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行重點保護。例如提高鋼筋保護層的建設(shè)厚度，這樣就可以增強整體的抗腐蝕能力，延長結(jié)構(gòu)的使用時間。在進行具體設(shè)計時，要根據(jù)工程的建設(shè)要求，對保護層的施工厚度進行嚴格的控制。

結(jié)語

總之，在將結(jié)構(gòu)設(shè)計方法融入到道橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，市政單位必須要增強對設(shè)計人員的指導(dǎo)，提升其專業(yè)設(shè)計能力和職責(zé)素養(yǎng)，讓對自身的工作負責(zé)，促使其主動對現(xiàn)場環(huán)境進行勘察，結(jié)合實際情況選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，并加強對設(shè)計人員的監(jiān)管。其次，還對結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙和方案進行詳細反復(fù)的考察，不斷的優(yōu)化結(jié)合設(shè)計方法，這樣才可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計在道路橋梁中發(fā)揮較好的穩(wěn)固性作用。市政單位必須要確定道路橋梁每個環(huán)節(jié)的設(shè)計要點都能具有較高的穩(wěn)定性，這樣則可以讓道路橋梁整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性增強，所以，對于施工過程也要做好相關(guān)的質(zhì)量管理，這樣才可以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計能得到被運用到實際情況中，提升道路橋梁的質(zhì)量。