道路桥梁结构化设计应用研究

道路桥梁结构化设计应用研究

姜建宇1江武2

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摘要：伴随着我国道路桥梁建设规模和我国科技水平的不断发展，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；技术应用；建筑工程

引言

在城市飞速发展的背景之下，为解决交通堵塞问题，道路桥梁工程数量不断增多，路桥设计也得到了更多的重视。因此，加强对路桥工程设计的研究和探讨是十分有必要的。基于当前城市化建设实际情况，城市构筑物数量不断增多，地下管线复杂程度逐渐提高，这也对路桥工程设计提出了更高的要求。

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道路桥梁结构化设计应用研究

2.1平面线形设计

路桥线形设计需要根据城市道路规划要求展开，应符合城市交通规划总体目标。线路的位置以及线形对于周围环境以及城市整体布局有着直接影响，因此，在展开路桥平面线形设计的过程中，应充分结合周围环境、地形以及地物特点。平面线形设计的要点包括曲线半径、超高点以及加宽点，应确保整体线形设计不影响汽车运行视线要求以及运输安全需求。曲线半径设计主要是为解决长时间直线线形行驶下驾驶员产生视觉疲劳，引发交通事故风险问题，因此，在进行路桥线形设计的过程中，通常会避开各种障碍物，使用曲线将两个控制点连接起来，这条曲线成为平曲线。

2.2确保桥梁结构的安全性与耐久性

要想提高道路桥梁的安全性与耐久性应该在设计时就对设计结构的安全性与耐久性进行综合考虑，对建筑所需要的工程材料尽量选择质量可靠性能较好的施工材料，这样可以有效增加结构的承载力和稳固性。其次，相关设计人员在设计过程中要以相关的规范标准作为指导，严格按照要求来对工程进行设计，保证工程的安全性和可靠性。最后要注重对道路桥梁的日常维修和养护，按时对桥梁进行维修，这样可以有效增强道路桥梁的使用寿命，提高工程水平的安全性和可靠性。

2.3充分考虑结构承载能力储备富余量

在对道路桥梁进行设计时，要严格按照相关的规范展开设计工作，对道路桥梁的结构承载能力保证一定的富余量。在道路桥梁投入使用之后也要对一些超载重载车辆进行严格的控制，这样才能够保证道路桥梁的正常使用。

2.4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。通过模型化处理可以细致地展现结构受力情况，预防可能存在的受力问题，这样可以使整个设计更加具体。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。在结构化设计过程中，需要加强对建筑材料的应用分析，假设材料具有理想的弹性和塑形，通过有限参数模拟荷载和自由度，这些有限参数可以是解析式参数，也可以是具有概率性质的参数，简化计算施工使用的材料和荷载，不断优化调整设计方案。

2.5充分考虑桥梁结构的疲劳损伤

在道路桥梁工程设计完成并投入使用过程之后，其结构通常会因为外力而导致不同程度的疲惫损失等问题，损失主要是由于其结构经常受超负荷的载量，并且日复一日地累积，导致内部结构出现损伤所造成的疲劳损失问题。而且在施工过程中，所使用的材料也存在着一些微小的缺陷，在不断地循环荷载的作用之下，这些缺陷慢慢发展并结合到一起，从而导致了内部结构出现损伤，这些损伤如果没有经过及时的控制，可能会导致内部出现裂纹，更甚者可能出现断裂现象，所以在对道路桥梁工程进行设计时，要把疲劳损伤作为非常核心的问题来进行考虑，因为在道路桥梁的使用过程中，疲劳损伤所导致的安全隐患是非常巨大的。

2.6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。1）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。2）面对外界环境的不利影响，要科学进行混凝土配合比控制，选择性能合适的原材料，比如，对于抗渗性要求较高的结构，需要控制水灰比，对抗冻性要求较高的结构，需要选择孔隙封闭密实的混凝土。通过添加外加剂，能够改善混凝土性能，为调整设计思路提供便利。以道路桥梁工程应用较多的碾压混凝土为例，其具有内部结构密实、强度高、耐久性好、干缩性小、水化热低等优点，特别适合用于大体积混凝土工程，碾压混凝土对各种组成材料制定明确的要求，骨料最大粒径以20mm为宜，分两层摊铺时，下层集料最大粒径为40mm，外加剂主要以缓凝剂、减水剂、引气剂为主，添加缓凝剂能够在碾压成型后承受上层或附近振动的扰动，添加减水剂能够使混凝土在水泥浆用量较少的情况下依然获得良好的和易性，添加引气剂能够改善混凝土的抗冻性和抗渗性。

结语

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.