结构化设计在桥梁设计中的应用

袁 智

（中国公路工程咨询集团有限公司，湖北 武汉 430040）

充分研究结构化设计在道路桥梁设计中的使用，提出合理的解决方法，为我国交通事业的发展提供更加可靠的保障。

1 结构化设计在道路桥梁设计中的重要程度

1.1 结构化设计对于道路桥梁设计的重要程度

在进行施工设计的时候，相关工作人员需要按照工作经验来设置方案，最开始的设计方案涉及工程材料的选择、工程技术的选择，也包括具体的施工周期以及工程的布局等情况；然后审核工程结构，按照最初的设计图纸来检查工程结构是否合理，需要满足相关标准才可以继续施工；最后，针对工程结构开展力学模拟处理，明确方案是否可行，而且需要按照实际情况来进行调整。设计过程中需要寻找完善的工程设计措施，以保证工程质量和安全。

1.2 结构化设计在道路桥梁设计中的意义

通过对道桥施工的分析能够看出，传统的道路桥梁施工工程需要高度重视道路桥梁的强度，之前的道路桥梁有着较强的承重能力以及耐力，但现阶段比较容易由于道路桥梁质量问题进而产生安全事故。通过对事故的研究发现，大多数的事故都是因为道路以及桥梁存在开裂的问题，或其他的结构性构件损坏而影响到桥梁的正常使用而发生。

在设计道路工程的时候，设计人员在完成设计方案之后选择一定的措施来检测设计方案的合理性以及可行性，如今道路桥梁建筑变得越来越复杂，所以存在的需求也持续提升，这样的一种措施很难满足道路桥梁的设计需求，若要及时地选择出最合适的设计方案就需要把道桥设计当作模块结构，而且需要进行详细的分析，如此设计出来的方案能够显著提升公路以及桥梁的施工使用，而且可以提升桥梁的安全系数。

2 结构化设计在道路设计中的使用原则

2.1 简约化原则

这种原则就是在进行道路桥梁设计工作的过程中，需要完善结构设计，尽量不影响道路桥梁的整体建设质量，确保施工能够变得更加简化。其中选择简单的结构可以做到对于结构应力的传递，能够使得桥梁结构可以及时地分散外部负荷以及内部应力，结构强度也会显著提升，可以减少对于结构施工材料的使用，显著降低工程施工建设成本，如此能够使得施工企业获得更多的经济效益和社会效益。

2.2 整体性原则

在设计道路桥梁结构时，需要充分发挥道路桥梁的优势，确保建设目标的完成能够使用较低成本，如此也能够充分显示出道路桥梁结构的整体性，给之后的道路桥梁施工提供保障。不仅如此，设计人员在进行设计工作的时候需要高度重视道路桥梁，使得道路桥梁的稳固性能够得到保障；需要改善道路桥梁的结构，增强结构的承受能力，如此不仅不会影响道路桥梁整体的施工质量，而且可以显著降低生产成本。

2.3 科学性原则

在进行道路桥梁施工建设时，需要正确选择道路桥梁结构，给道路桥梁和结构化配置的合理性以及科学性提供保障，避免产生质量问题。设计人员在进行工程建设的时候，需要防止道路桥梁整体结构受到影响，改善道路桥梁设计，使其能够达到最优化，显著降低道路桥梁产生故障的概率，为道路交通系统的进步提供保障。

2.4 连续性原则

现阶段，交通运输流量持续增加，如此有关的道路桥梁建设工作变得越来越重要，能够看出道路桥梁的建设和交通系统的发展有着紧密的联系。在这种情况下，应桥梁的整体性和桥梁整体结构的稳定性能够得到保障，设计人员应正确设计桥梁的整体结构，而且需要充分掌握道路桥梁的发展情况，使得道路桥梁结构的连续性能够得到保障。如此需要确保道路桥梁结构在受力的情况下，受力面积增加，传输途径也会减少，这样能够更好地保障道路桥梁的安全性。

2.5 综合性原则

工作人员在设计道路桥梁结构化时，需要进行充分分析，联系相关建筑原材料和结构设计来进行分析，首先，需要充分掌握材料在道路桥梁结构中的实际性能，在改善道路桥梁结构的时候，应正确选择施工材料；第二点，需要充分掌握不同结构的受力情况，而且需要联系道路桥梁的道路桥梁结构，实现相关的结构性目标，显著提升道路桥梁的整体建设质量，给人们的出现安全提供保障。

3 道路桥梁设计时期结构化设计模型构建和计算方法的选择

3.1 设计模型

在设置结构化设计模型的时候，需要选择合理的方法来进行设置：第一种就是离散化结构设计，这样的一种结构设计就是改善道路桥梁的整体结构，把结构的自由度转换成有限的自由度，如此就需要充分地研究道路桥梁工程结构的受力问题，保障研究的准确程度，改善研究的过程。第二种就是模型化结构设计，这种设计方法主要在力学角度来开展，在受力角度研究道路桥梁中的结构受力情况，在设计结构的时候，设计人员需要正确处理存在的矛盾，做到对结构的模型化处理。不仅如此，这种设计方法也需要实现具体化结构设计，最主要的就是显著提升整体的工作效率。第三种就是材料和荷载结构化设计，这种设计方法就是充分使用道路桥梁的各种材料，实现对于道路桥梁结构的模拟。通过对于结构设计的简化，能够显著提升施工的效率。

3.2 确定计算方法

在进行道路桥梁结构化设计时，需要正确选择计算方法，其中涉及的计算方法包括：第一种就是图解计算措施，这种方法是使用纵横轴原理，把任何两个变量当作横轴以及纵轴的标准，联系变量的变化情况在坐标系里面绘制图形。其中变量的结合就是变量的含水不等式，借助合理的计算措施，可以掌握坐标系变量的约束区域，如此可以得到目标函数的等值线，进而得到最后的目标函数值。这种计算措施可以实现对于道路桥梁的二维结构计算。第二种就是函数极值计算措施，这种计算措施就是把设计变量函数不等式当作等式，这样可以掌握变量的实际情况，获取到有关的函数极值。第三种是同态设计措施，这种设计措施和函数极值计算措施是相似的，并且能够把函数不等式当作等式，如此能够减小计算空间目标，计算效率，这种计算方法使用次数是比较高的。第四种是网络搜索措施，这种计算方法就是把道路桥梁结构设计时期的设计问题变得网络化，而且需要按照有关的规律来实现对变量的控制。在使用这种计算措施的时候，需要按照制定的顺序来进行计算，如此也可以改善计算结果。

4 桥梁设计时期对于结构化设计的使用

4.1 结构化设计原则

在设计工作过程中，技术人员需要充分分析桥梁的承载能力，充分考虑截面形式。在施工过程中，会用到更多的材料，所以对材料质量的要求相对较高，有必要优先考虑性能更好、重量更轻的材料，可以显著减轻桥梁的重量。在优化设计中，设计者需要加强对桥梁结构的研究，以保证桥梁结构受力均匀，避免桥梁结构不均匀，从而显著提高桥梁的承载能力。设计过程中，设计人员应充分掌握各部分的特点。制定合理的方案，确保桥梁整体性能得到显著提高。

4.2 道路桥梁设计中结构优化设计应用

4.2.1 在混凝土结构化设计中的应用

在桥梁设计的时候，混凝土结构非常重要。 因此，应优化实现混凝土结构的合理性，提高混凝土的耐久性，减少疾病的发生，保证使用寿命。钢筋混凝土是一种复合材料。在桥梁设计过程中，应控制混凝土结构的厚度，并动态控制开裂情况。同时，应根据实际情况确定配筋率，以保证结构的承载能力，减少结构的自重，提高结构的重量，增强其抗裂能力。

4.2.2 在防水结构设计中的使用

当设计防水结构的时候，需要分析整体水平，不仅要保证结构的合理性和可靠性，而且还应充分考虑桥面铺装的物理特性，确保选择合理的施工过程改善桥面铺装和负荷的平面度。因此，应充分意识到防水结构在桥梁工程中的重要性。根据设计要求，选用延性较好、抗拉强度较高的施工材料，并结合先进的施工工艺，提高防水结构的整体性。不仅如此，防水设施中还包括排水管道和集水管，需要合理布置，以保证防水设施的施工质量，防止公路桥结构和混凝土构件的腐蚀和渗透，使得公路桥结构的安全性和稳定性是得到保障。

5 结语

总的来说，需要选择合理的结构化设计思想以及设计措施，保障道路桥梁施工质量，提升施工效率，使得道路桥梁施工能够顺利地完成。