道路桥梁设计中结构化设计的应用研究

辛德鹏

中交一公局第二工程有限公司，江苏 苏州 215000

道路桥梁是当前社会生活中重要的运输载体，其建设质量直接影响当地经济的发展速度，因此道路桥梁的设计与发展受到了各行各业的广泛关注。在目前的道路桥梁设计方法中，结构化设计是非常重要的内容，良好的结构化设计不但能够全面提升道路桥梁的质量，而且能提高施工的总体效率。从整体上来说，研究道路桥梁的结构化设计对于城市建设的发展有着非常积极的意义。

1 结构化设计的必要性

1.1 结构化设计满足了当前社会发展的需求

结构化设计与传统道路桥梁设计相比，具有细节优化的特点，可以从当前的建设背景以及技术条件入手对道路桥梁的结构进行优化设计，从而全面提高道路桥梁的施工质量，完成预期的建设目标[1]。从专业化的角度来看，结构化设计在建筑领域中是一种全新的理念，对于设计人员的综合素养要求较高，在设计的过程中，设计人员不仅要具备道路桥梁设计领域的专业基础知识，还需具有丰富的道路桥梁设计经验。从目前的结构化设计应用情况来看，结构化设计应用于道路桥梁工程中已经初见成效，满足了当前社会发展的多样化需求。

1.2 结构化设计是道路桥梁工程设计的未来发展趋势

结构化设计是一种设计理念和设计技术的革新，在具体操作的过程中需要结合BIM技术、云计算等技术以模块化的程序设计技术来开展工作[2]。在目前的道路桥梁工程中，人们对于道路桥梁的功能性要求越来越高，因此结构化设计的要求也随之增加。在这种发展背景下，结构化设计不仅要求设计人员的各方面基本素养达标，还要求设计人员能够有效地把控设计风险，在建筑材料的选择、项目整体化结构设计以及项目规模控制等方面具有统筹规划的能力；在进行整体设计之后，还需要采用力学方面的理论知识来对结构化设计进行可行性研究。与传统的道路桥梁设计工作相比，结构化设计能够对设计方案进行优化分析，是符合当前社会发展要求的，因此从某种意义上来说，结构化设计是未来道路桥梁的主要发展方向。

1.3 结构化设计提高了道路桥梁施工的可行性

在道路桥梁的设计阶段，除了进行细致的设计工作，还需要进行施工方面的可行性分析，做好设计工作与施工工作之间的衔接。结构化设计要求设计人员根据建设环境的不同进行灵活性的设计，在设计的过程中一方面要保证道路桥梁的施工质量，另一方面还要对结构化设计方案中的风险进行有效识别，从而提高道路桥梁施工的可行性[3]。除此之外，为了使施工工作更加顺利，在设计环节，设计人员还要对道路桥梁的组件承载能力进行精确计算，确保道路桥梁能够符合承载力的要求。同时，设计人员也应从工程建设的实际情况以及应用范围出发，对结构化设计的安全性和合理性进行更深层次的研究，从而全面提高道路桥梁的各项使用性能。

2 道路桥梁结构化设计的主要应用原则

2.1 合理性原则

道路桥梁在城市化建设过程中的作用越来越重要，因此在结构化设计的过程中应牢牢坚持合理性的原则，使设计结构更加优化。在桥梁结构的设计思路中，设计者应从科学的角度出发，尽可能地减少道路桥梁的总质量，对结构性能进行合理的优化。同时，在荷载的设计方面，设计人员应使用简单的方式来传递荷载，从而有效地平衡道路桥梁的整体承载能力。

2.2 整体性原则

在结构化设计的过程中，设计人员需要具有全局设计的眼光，应从项目工程的长远发展来考虑，不仅要保证项目设计的质量，还应从经济的角度来计算成本的相关内容，从而体现出良好的整体性。例如，设计道路桥梁水密层的尺寸时，设计人员可以将道路设计与混凝土设计作为一个局部性的整体来设计，从而加强两部分的连接性，还可以显著地提升道路桥梁的延展性和质量的可靠性，提高道路桥梁的建设质量。

2.3 可靠性原则

道路桥梁工程是事关城市发展以及过往车辆与行人生命安全的，因而在设计的过程中应保证道路桥梁的结构能够有效地扩大受力范围，同时还能尽可能地缩短传递路径，全面提高道路桥梁工程的质量[4]。同时，道路桥梁的可靠性设计原则还应体现在结构与材料的可靠性设计中。随着我国材料技术的发展，不同的建筑材料有着不同的性能和使用范围，因此在道路桥梁的结构化设计过程中要处理好两者的关系，在保证良好的结构设计的同时尽量选用成本较低、质量较好，且绿色环保的建筑材料。

3 道路桥梁结构化设计的应用要点

3.1 优化结构化设计模型

在道路桥梁的结构化设计过程中，需要结合当前的技术对设计模型进行优化，从而使其更加符合当前道路桥梁的设计要求。首先，可以对道路桥梁进行离散化的结构设计。这种结构设计可以有效地改善道路桥梁的整体性能，还可以将结构的自由度转化为有限的自由度。但是在离散化的设计过程中，设计人员需要对桥梁结构的应力进行仔细计算，确保结构具有很好的稳定性。其次，需要对道路桥梁进行模型结构的设计。设计人员应从力学的角度出发计算出道路桥梁的静荷载，按照相关参数的内容来进行结构化的建模。设计人员还要从材料和荷载这一角度出发，通过精确的计算与分析，利用各类材料来对道路桥梁的结构进行模拟分析，从而确保道路桥梁的最终施工质量能够达到预期的要求。

3.2 应用科学合理的计算方法

在道路桥梁的结构化设计过程中，设计人员需要进行大量的计算工作，因而设计人员需要选择合理、科学的计算方法，从而减少计算的误差。首先，在建模分析时，应科学地选择比例尺，利用垂直轴和水平轴的实际情况进行合理计算，得到目标函数的大致轮廓图以及最终的目标函数值。其次，要利用数学中求极限的方法来计算出函数的极值，同时做好同态设计度量的计算工作。同态设计度量与极值的计算方法相似，都是以函数不等式来作为方程计算的，应用该方法可以有效减少计算，简化计算流程，提高计算效率。

3.3 提高道路桥梁的防水性能

道路桥梁在应用的过程中往往会受到外界环境的影响，尤其是我国很多地区恶劣天气较多，这对道路桥梁工程的质量产生了极大的威胁。从目前行业内的施工情况来看，对防水结构的施工已经成为道路桥梁建设过程中的重要组成部分，从某种意义上来说，防水性能的好坏直接影响道路桥梁的质量，因此在结构化的设计过程中，设计人员必须对防水结构进行细致的设计，同时论证其可行性，从而确保道路桥梁具有良好的防水结构。从目前的应用范围来看，道路桥梁的防水结构主要是由排水工程和防水工程两方面组成，在设计的过程中，设计人员要采取有效的措施，防止道路桥梁出现涝渍的情况，并及时处理道路桥梁路面的积水、积雪，做好排水工作。施工时，越来越多的新型材料也开始应用于施工过程中，施工人员可以将一些防水性能良好的建筑材料应用在道路桥梁的表面部位，结合道路桥梁的具体特点制作出防水层，从而全面提高道路桥梁的防水性能，延长道路桥梁的使用寿命。

3.4 合理配比混凝土材料

在当前的道路桥梁工程中，混凝土仍然是最主要的施工材料。混凝土材料来源广泛且成本低廉，在施工过程中工序简单便捷，因而一直都是各类大型建筑的主要建设材料。在道路桥梁的结构设计中，混凝土材料也起到了关键性的作用，为了保证道路地基以及桥梁桥体的稳定性，在混凝土的施工与设计过程中，设计人员往往会适当地增加混凝土的厚度，从而实现对桥体钢筋的有效保护。在施工过程中，混凝土的质量也就决定着项目的安全性和稳定性，因此设计人员在结构化设计的过程中也应对混凝土材料的稳定性设计进行仔细的论证。从材料的性质来看，钢筋混凝土是一种复合型的材料，在配置的过程中应按照行业内的要求以及施工的具体情况进行严格配比，全面提高混凝土的质量。在某些项目工程中，一些建筑企业为了获得更大的经济效益，选择使用低强度的混凝土，最终导致道路桥梁工程建设质量不达标，严重影响道路桥梁的使用寿命和项目的总体质量。因此，在材料的设计与配比的过程中，设计人员要保证混凝土项目应用的合理性，从而提高道路桥梁工程的整体质量。

4 结束语

道路桥梁在我国目前的经济发展以及交通运输业中发挥了非常重要的作用。随着道路桥梁建设数量的增加和建设规模的不断扩大，道路桥梁设计工作也随着技术的革新而发生了巨大的变化。在目前的道路桥梁工程的设计工作中，结构化设计具有良好的优势，其效果也得到了多方的认可。但是从整体应用情况来看，我国道路桥梁的结构化设计还存在许多不足，尤其是一些技术细节并没有得到良好的处理，导致结构设计中的一些问题亟待解决，希望文章研究能够为该领域的发展提供一些切实可行的思路。