在道路桥梁设计中结构化设计的运用

杨丽梅

黑龙江省公路勘察设计院

在道路桥梁设计中结构化设计的运用

杨丽梅

黑龙江省公路勘察设计院

道路桥梁是交通网络的重要组成部分，经过多年的建设，我国的道路桥梁总数量及质量都有了较大的提高，并为我国的经济建设贡献了巨大的力量，然而在发过的过程中还存在着或大或小的问题亟待解决，只有通过提高道路桥梁设计及建造技术才能有效的解决这一问题，从而使得道路桥梁建设兼具安全性与经济性。本文首先介绍了在道路桥梁建设中使用结构化设计的必要性，并针结构化设计原则及具体应用进行了详细的分析和研究。

道路；桥梁；结构化设计

在我国的道路桥梁设计中，原有的设计过程通常是按照定制设计的方法来完成相关设计的，这种结构设计方法无法准确的描述并处理道路桥梁结构中的不确定因素，也就无法精准的满足具体的施工要求，从而使得施工安全性及质量无法得到可靠保障，施工成本也可能会增加，道路桥梁坍塌事故或局部损坏事故经常出现在各种媒体的报导中，造成这些事故的原因中，主要是都是道路桥梁构件承载能力低，使其性能不能满足真正的使用需求。要想提高道路桥梁的质量、保证使用安全性、延长使用寿命，就要做好道路桥梁的结构设计，从而降低安全事故的发生，减少经济损失，更好的保证人们出行安全。

一、结构化设计的必要性

传统的桥梁设计流程首先是根据经验判断制定初始的设计方案，包括材料的选择、总体的布置、制造的工艺和结构尺寸等方面；接着是对结构进行分析；最后进行力学分析，检验设计结构是否可行，并根据不同情况进行修改。这种设计方法，只是对施工方案的可行性与安全性进行检验，不能够做到最优的设计，很难满足对桥梁结构设计需求日益复杂的要求，因此，结构化设计变得尤为必要。结构化设计的方法主要是基于自顶向下细化、模块化和结构化程序设计等程序设计技术发展而来的，主要的思想就是把设计分为具有单一功能且相互独立的模块结构，主要包括详细设计和概要设计。

二、结构化设计应用于道路桥梁设计中的主要原则

1.在对道路桥梁的整体刚度及相应的截面形式进行设计时，要在保证其理论使用性能的前提下，选择质量最轻的结构设计方案，同时也要做好位移及内力分布位置等的安排布置工作，使得整体结构设计得到优化。此外，在结构材料的选取上，也要使材料的刚度满足相关的国家及行业标准。

2.在进行结构设计时，对于力的传递会有固定路线，因此要注重对其进行简化，这样能够使外部荷载得以平衡，且使结构重量变轻，既方便施工，还节约材料，减少浪费，降低成本。

3.设计方案要具备连续性。在设计过程中，尽量使结构各个部分相互连接从而形成统一整体，这样能够简化力的传递路线，扩大受力范围，从而使结构整体承受内力得以降低，降低了材料消耗量。

4.在进行道桥结构化设计时，要综合考虑道桥结构的受力特点及具体形状，挖掘建筑材料的优良性能，并将各种材料的优良特别进行组合，从而更好的满足道桥结构及刚度要求，且达到质量最轻的目的。

三、结构化设计在道路桥梁设计中的具体运用

1.运用于道路桥梁的防水设计

道路桥梁设计中最重要的设计内容之一就是防水设计，因为道路经过长时间的浸泡，其结构强度及质量都会有所下降，从而增加了意外事故的发生机率，降低了安全系数，严重影响道路的使用，因此要在结构设计中采取具体的措施解决相就的排渗水问题。首先，强化对防水层的设计，在选择材料时，要选择具有较高密实性能的混凝土材料，并且还要增设钢筋网，这样可以有效避免混凝土出现开裂现象。此外，还要选择复合纤维混凝土，亦或将水泥基结晶材料掺入其中，这样也会起到良好的防渗效果。测定防水层是否合格时，要注意以下要点：（1）路面粘结性较好，没有脱落以及起皮现象；（2）铺装混凝土时，要保证其与路面合为一体；（3）结构整体要具备足够的抗拉强度以及延伸性。

2.运用于道路桥梁的混凝土设计

2.1 在当今的道路桥梁建造中，多使用钢筋混凝土结构，因此在对道路桥梁进行结构化设计时，要使设计满足混凝土的耐久性要求。混凝土的耐久性，是混凝土结构质量的重要评价指标之一，这影响着道路桥梁的质量及使用年限，因此要对该项指标给予足够的重视。为了追求利润的最大化，很多施工单位在道桥施工中没有充分考虑其整体结构特点，偷工减料等违规操作十分常见，这都对建筑工程埋下了安全隐患，严重影响了混凝土的耐久性。因此在做好结构设计的同时，更要考虑混凝土的耐久性。

2.2 在结构设计中要注重钢筋混凝土层保护层的厚度是否满足使用要求。在道桥的设计中，通常会在钢筋混凝土之上安置相应的保护层结构，从而起到隔离保护的作用，使钢筋混凝土结构免于受损，不易被腐蚀，从而提高该结构的使用安全，延长使用寿命。

2.3 要加强构造配筋。对于混凝土而言，发生最频繁的问题是裂缝，会进一步导致结构其他部位出现损坏。一旦产生裂缝现象，当遇到雨水天气时，雨水便会渗入结构中，致使裂缝变得更大，从而导致内部结构被腐蚀。因此，在结构化设计中也要加强其结构配筋，以提升混凝士抗裂性能。

2.4 注重防腐材料的使用。在局部位置要应用防腐材料，例如钢筋混凝土负弯矩区。这样一来便能够使混凝土耐久性能提到提升，增强其抗腐蚀性能。

结语：

综上所述，道路桥梁建设在我国的交通设计中占有非常大的比重，其建设质量及数量都直接的影响着我国社会的发展，因此要提高道路桥梁设计技术水平，从源头上进行掌控。在道路桥梁建设过程中，只有做好前期的建造方案，才能有效的控制工程造价，保证施工质量。因此从事道路桥梁设计的专业人员，要重视相关的设计工作，注重结构化设计在道路桥梁设计中的应用，并结合道桥建设特点及施工要求，综合的制定出设计方案，从而使得设计方案不仅具有较高的安全系数及适用性，并能够得到较为满意的经济效益，提高道路桥梁建设工程的社会满意度。

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