道路桥梁结构化设计的实践研究

道路桥梁结构化设计的实践研究

钟沅兵

身份证号：513031198010250016

摘要：近年来，我国社会经济不断发展，随着道路桥梁建设规模和范围的不断扩大，道路桥梁结构越来越复杂，而且其他方面要求也越来越多，传统的设计方式已经难以满足实际建设要求，经常会出现因设计缺陷导致的质量问题，因此，应加快设计方法改革创新，引入结构化设计思维，用模块化的方式开展具体设计工作，进一步优化设计过程，丰富设计内容，理顺整体与局部之间的关系，从而完善设计方案，为后续工作的开展提供科学指导。

关键词：道路桥梁；结构化设计；实践研究

引言

在道路桥梁工程方面运用BIM技术可以有效提高桥梁建设效率。为此，设计人员需认识到道路与桥梁连接处施工重要性，依据施工需要，高质量完成施工方案设计，合理应用施工工艺，避免出现质量问题，充分发挥施工工艺作用，提高道路与桥梁连接处的施工质量。在道路桥梁施工之前，打造较为详细的数字化模型可以将道路和桥梁施工的成果真实呈现，有效避免道路桥梁施工过程中的一些问题，提高道路桥梁工程的效率。

1结构化设计的内涵

工程设计是一项复杂的系统性工作，经过长期的积累和实践，形成了诸多规律和模式，能够为设计者提供借鉴。在建设过程中，常见的设计结构形式有离散结构、线性结构、树形结构、图形结构等。设计工作的起点是初始条件和设计目标集合，设计过程就是从初始条件引向设计目标，这时便形成了一种离散结构。如果初始条件和设计目标不明确，那么设计过程也会不稳定，当初始条件之间具有主次、先后关系后，那么建筑设计过程便会呈现出一种线性结构，而且在每个阶段、每个环节也呈现出层次化、顺序化等特点。当这些层次化的设计条件作用于设计各阶段，就会将可能出现的结果与设计目标进行比对，从而做出合理选择，这时设计过程便呈现出树形结构。当根据设计条件不能准确预测结果时，可以暂时保留这些可能性，不必立即做出选择，等设计持续深入后再做决定，这时设计过程需要不断地反复和回馈，呈现出图形结构，这样可以有效避免由于经验主义错过最优设计方案。

2影响道路桥梁结构形成的设计因素与施工因素

2.1设计因素

近些年来，我国在交通基础设施方面的资金投入有所增加，现代化的交通系统正在逐渐完善，其中道路桥梁工程的施工质量也在稳步提升。在道路桥梁施工中，建设单位需要开展前期的调研工作，对道路桥梁进行设计，做出科学的设计方案，施工单位需要结合设计方案完成施工，加强施工管理，应对施工过程中的各种不确定因素，提高施工质量。当前，在道路桥梁的设计阶段，很多设计人员缺乏对施工环境以及工程信息的考量，导致道路桥梁的设计方案存在不足，道路桥梁工程的耐久性较差，直接影响工程质量，不利于企业经济效益的提高。

2.2施工因素

（1）施工材料质量不合格

在道路桥梁施工中，施工材料的质量至关重要，其中，混凝土部分的施工材料最为关键。当前，我国建材市场中的各类材料比较混乱，施工中如果应用质量低下的材料，就会造成施工裂缝等病害，后期还会出现风化、腐蚀等问题。部分施工单位在施工中片面关注施工成本，选取低价材料，造成施工质量不达标。此外，还有一些施工单位在施工中存在材料配比不科学、混凝土长距离运输等问题，造成混凝土出现大幅度收缩，产生不规则裂缝。

（2）混凝土浇筑工艺落后

混凝土结构在道路桥梁工程的施工中至关重要，在大体积混凝土结构的浇筑过程中，浇筑工艺会直接影响工程的施工质量。当前，部分施工单位在大体积混凝土浇筑方面存在浇筑工艺落后的问题，例如，有些混凝土在浇筑中没有做好振捣工作而造成麻面、蜂窝等问题，进一步加大裂缝病害出现的几率。另外，在混凝土搅拌中，顶部的振动会使大量骨料聚集在混凝土结构的下方，表面则会出现较多的浆液，在收缩过程中，混凝土结构的内外应力差异较大，造成裂缝问题。

3道路桥梁结构化设计应用研究

3.1设计标准

施工工艺的运用以设计方案为依据，因此，道路与桥梁连接处施工开始前，设计人员需有效分析工程建设目标，明确工程设计标准，按照标准完成设计。实际施工中，可依据施工区域实际情况，同时参考多种规范文件。道路与桥梁连接处施工区域多为软土地基，因此在设计施工方案时，按照相关部门出台的技术规范，设计软土地基的处理策略，观测道路与桥梁连接处土体的沉降量，设计处理软土的方案，将施工区域的路基沉降量控制在0.1m以内，月沉降量不高于0.6cm。以某路桥工程为例，根据施工区域的环境特点，设计施工方案时参照不同的规范文件，设计不同的施工方案，设计方案具有较高的可行性，按照设计方案完成施工任务，道路与桥梁连接处施工质量得到保证。

3.2模型构建

道路桥梁结构化设计的应用应注重计算模型的构建，合理控制各项工程设计的参数指标，为提升设计效果提供依据。利用力学原理对道路桥梁结构进行拆分，探索和分析结构内部规律，同时要考虑拆分的部位和顺序，掌握设计中的主要矛盾。离散式模型是把道路桥梁整体结构划分成诸多组成部分，得到新的结构化设计模型，这种方式将结构无限自由度转化成有限自由度，整体结构划分成不同模块，通过具体模块数据分析进行针对性设计，有利于简化设计步骤、降低受力分析难度，从而提高设计工作质量和效率。

3.3依托共享设计平台，对设计方案进行优化

BIM技术在桥梁工程设计中的作用主要体现在设计队伍的协同工作上。道路桥梁的设计工作较为复杂，涉及相关专业较多，且构件具有特殊性，通过BIM技术将各个专业的设计内容及信息清晰地表现在模型中，更易发现设计错误与缺陷，方便对设计文件进行修改优化。首先，它使桥梁设计工作发生了变化，由传统的平面图向三维BIM模型过渡，在项目正式启动之前，要组织各方专家对设计进行评价，从而优化设计，减少投资，并能有效地控制施工中的风险。其次，在工程开始设计前，团队应该先搭建BIM平台，并对其进行改进，以保证各专业间顺畅的交流。

3.4防护设计

为保证道路与桥梁连接处的施工质量，设计边坡防护时需注意以下问题：①边坡防护设计。勘测路桥施工位置的水文与气候条件，分析水流对路桥工程的影响，增设边坡防护作为水流接触路桥结构的缓冲区域，消除外界因素对工程施工质量的影响，以免出现水土流失，降低施工质量。②管线防护。在开始施工前，了解施工区域的管线分布状态，基于管线分布特点，对设计方案做出调整，避免施工造成管线破裂，为施工顺利完成奠定基础。

3.5混凝土结构优化设计

钢筋混凝土是组成道路桥梁结构的主要材料，提高钢筋混凝土设计质量，有利于保证道路桥梁结构的安全性和稳定性。进行结构化设计时，同样要从影响设计目标实现的诸多因素着手，包括环境因素、材料因素、构造因素等。从工程所在地的环境因素出发，准确掌握建设区域的地质、水文、气候等条件，明确钢筋混凝土结构需要防御的不利条件，针对性地进行结构化设计。例如，在北方寒冷地区，需要着重提升道路桥梁结构的耐久性和抗冻性，以有效应对冻胀反复情况；在降雨较多、湿度较大的地区，要着重提升结构密实度，避免水分子进入结构内部腐蚀钢筋。

结语

总而言之，结构化设计是一种有序的、开放的设计方法，在基本结构和规律的基础上进行深入挖掘和探索，能够获得更广阔的设计视野，为实际的设计工作创新提供帮助。在道路桥梁结构化设计过程中，设计目标要贯穿始终，在任何环节、任何阶段都不能偏离既定目标，从起始条件出发，不断拓展增加设计条件，对可能出现的结果进行计算预测，通过不断调整获得最优设计方案。

参考文献

[1]管文中,汪舟.道路桥梁设计中结构化设计的应用研究[J].交通建设与管理,2022(3):98-99.

[2]张剑光.结构化设计在道路桥梁中的有效运用[J].工程技术研究,2022,7(6):201-203.

[3]李继军.道路桥梁设计中结构化设计的应用研究[J].运输经理世界,2021(13):90-92.