道路桥梁设计中结构化设计的应用研究

道路桥梁设计中结构化设计的应用研究

陈岩

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司青岛分公司 山东青岛 266000

摘要：与传统的设计方式不同，结构化设计是综合评估目标方案而确定目标结构的一种设计方式，其设计方法主要面向数据流。与传统的结构设计相比，结构化设计是在全面分析桥梁数据的基础上，充分考量材料、工艺以及每个部位结构，构建相关模型并进行计算，从而达到优化设计方案的目的，以此实现设计方案最优化。结构化设计主要目的是划分道路桥梁工程设计过程，随后将不同的设计过程和设计流程再进一步细化，指导设计人员逐步完善道路桥梁的结构化设计内容。因此，结构化设计方式受到了众多设计者的青睐，得到了广泛应用，有效提高了桥梁工程的经济和社会效益。

关键词：道路桥梁；结构化设计；应用

1结构化设计的原则

1.1科学性原则。结构化设计方案应立足道桥建设实际参数的基础之上。设计人员在开展方案构建工作之前，应针对目标地域开展全方位的地质信息勘测活动，针对其周边的气候环境、地质状态、地下水条件、道桥建设适宜性以及稳定性进行全面评估，使方案设计工作能够参考的信息更加丰富、多元，进一步提升结构化设计方案的可行性与有效性，推动道桥设计水平不断进步。

1.2综合性原则。在道桥设计与建设工程中，设计人员不仅需要对道桥建设的安全性、稳定性进行考量，还应关注道桥设计的经济适用性、美观性以及耐久性，使设计人员能够从更加多元的角度对道桥设计方案进行优化，使道桥设计与建设工作成为社会发展的动力，为实现我国交通运输服务领域的预定目标提供物质支持。

1.3连续性原则。道路和桥梁作为基础性的建筑工程，基本功能就是承担起人们的出行需要，在城市化的发展过程中，人口基数的增长带来了出行频率的增长，这就给道路和桥梁带来了很大的压力，损坏现象时有发生。所以，在对道路桥梁进行结构性设计时，还要考虑设计的连续性原则，即道路能够连续使用，不会因为某一部位损坏而导致整体功能的丧失。在结构化设计的过程中坚持连续性原则，需要充分考虑其安全性和稳定性，强化道路桥梁的抗压能力，进而延长其使用寿命，让其能够在道路出现损坏的时候也能承担起运输车流的交通功能。

2道路桥梁设计中结构化设计的具体应用

2.1混凝土结构优化设计。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。当外加剂掺量较高时，可以选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，这样有利于提高早期强度；如果外加剂用量较少，最好选择矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥，有利于获得良好的耐久性。

2.2在主梁设计中的应用。首先，设计人员应采用同态计算设计或函数计算设计方式明确主梁的基本类别以及主要形态。通过对桥梁设计要求乃至桥梁建设现场相关数据参数的整合、简化与理想化分析，能够使桥梁形态更加直观地展现在设计人员面前，并由设计人员基于箱梁或T型梁的主要特征以及主要优势进行选定，一方面使主梁设计工作的效率得到进一步提升，另一方面还能全面强化桥梁设计方案的可行性与稳定性，为后续施工提供明确的参考。其次，设计人员还应基于均衡性设计的原则针对主梁高度、尺寸等关键性设计参数进行明确。受到桥梁设计与建设特点的影响，设计人员应充分认识到主梁是外加载荷与桥梁墩台之间的力矩传输渠道，同时也是桥梁承载外加载荷的关键性构件，因此确保主梁各部位所承载的载荷与力矩相一致，是提升桥梁整体稳定性与安全性的关键所在。技术人员应采用同态计算设计法，针对不同载荷形态下的主梁形态展开相应的受力分析，全面提升主梁受力的均衡性，为确保桥梁整体承载稳定性与安全性提供支持。

2.3在防水中的应用。在道路桥梁的设计过程中，防水性是需要设计者充分考虑的，采用结构化方式，能够最大程度避免出现积水的现象，从而避免桥梁内部由于被水侵蚀而受到损坏，延长了其使用寿命。因此，设计人员必须在结构化设计方案中规划出道路桥梁工程的防水施工的具体工程。为了能够确保良好的防水效果，应该尽量采用好的防水材料，保证其排水功能的正常，避免出现渗漏、裂缝等问题。以我国南方地区为例，由于经常遇上连续的降雨，导致施工环境较为潮湿，因此，相关施工人员要铺设防水层或是隔水保护层等，根据不同的环境采取不同的防水设计方案，运用不同的结构化设计方法，保证道路桥梁具备良好的防水性。

2.4桥头结构化设计中的要点。在桥梁的结构化设计中，桥头是体现机构化设计的重要位置。桥头在桥梁施工过程中占据着重要地位，如果桥头的结构化设计不符合相关要求，就会产生各种问题，如桥头跳车、桥板断裂以及连接处开缝等。进而对桥梁的质量造成不良影响，对出行者的生命安全造成威胁。所以，相关人员一定要注意桥头的结构化设计。首先应该对桥梁的地理位置进行勘察，然后收集土壤硬度、风向以及降水等信息，找到适合建筑桥梁的位置。接下来还要根据位置信息，利用结构化设计计算出桥头搭板的长宽高等信息，算出需要桥头埋藏的深度。然后通过收集到的信息得出切实可行的施工方案，在计算机上对方案进行三维模型的建立，然后测试其承载能力是否符合条件，并根据测试结果和实际情况进行微调，最后得出适合桥梁建造的结构化设计方案。

结语

综上，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

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