道路桥梁设计中结构性设计的应用

王彩霞

（承德百诚工程咨询有限公司，河北 承德 067000）

一、道路桥梁设计工作开展现状

传统的道路桥梁设计工作在开展时，主要是对桥梁雏形进行设计，并且对结构和力学性质进行分析。在此基础上对工程建设时，所应用的施工原材料和材料结构尺寸以及布局形式进行科学的管理。要对建筑物主体结构的应用情况进行全面的分析，并且制作施工方案。在对主体结构的力学性能进行分析时，要对方案的应用可行性进行科学的判断。这种传统的设计方法在应用时，无法对特殊条件下的道路桥梁建设情况进行综合考虑，也无法提高结构的建设质量和效率。

例如在当前的社会背景下，道路桥梁工程在进行主体结构设计时，结构形式变得更加复杂。传统的设计方式在应用时，无法满足复杂的建设要求，主体结构在应用时经常会出现质量问题。因此要对现有的设计方式进行全面的改革，在进行结构化设计的过程中，需要引进典型的模块化设计思维，对道路桥梁中的每一个模块进行具体的分析和处理，增强单元的独立功能。在进行桥梁工程建设的过程中，结构化设计理念主要应用于，混凝土结构的建设以及防水施工等项目中，需要进行概要设计和详细设计。在进行结构化设计的过程中，可以利用结构图，准确描述道路桥梁的建设情况，可以为后续工程的建设行为，提供科学的指导。

二、结构设计在路桥设计中的应用原则

（一）科学原则

科学原则是指对结构设计中满足安全标准和使用要求的路桥，对路桥结构、横断面和路桥结构配置的内容进行科学的测量和布置。首先需要遵循科学原则，这样能够满足道路桥梁的长期使用需要。为了保障道路桥梁工程的安全性，需要对道路桥梁工程结构的内力分布进行优化，使得道路桥梁工程的自重得以降低。

（二）简单性原则

道路桥梁结构的另一重要设计原则就是简单性原则，通俗点说就是道路桥梁结构设计要尽可能简化。应用简化原则，能够使得道路桥梁的施工工序得以优化，从而减少不必要的施工工序，使得施工企业的经济效益得到显著的提升，并且使得道路桥梁工程的安全系数得到显著提高。在实际的设计过程中，要使得道路桥梁工程结构得到直接、简单的传递，这样道路桥梁结构的外部荷载能够得到均衡地分配，以提升道路桥梁工程的整体实力。

（三）连续性原则

通过调查研究显示，我国道路桥梁工程结构所承受的荷载越来越大，这也是社会发展的必然结果。为了满足现代社会的发展需求，对于道路桥梁的结构设计还需要遵循连续性原则，从而使得道路桥梁结构的受力面积适当增加。

（四）一体化原则

道路桥梁结构的设计需要综合材料和结构这两个关键点，对于不同的工程结构以及形态的受力情况以及功能有非常清晰地了解，从而达到提高道路桥梁工程结构稳定性的目的。

三、结构化设计方法应用于道路桥梁工程设计过程的重要性分析

在道路桥梁工程正式开展施工建设工作之前，相关设计人员必须意识到道路桥梁工程结构化设计的重要性。一般情况下，道路桥梁工程设计需要符合相关的质量检验标准、行业规章标准以及各种国家质量监控标准。道路桥梁工程的设计内容、设计过程、设计原则以及设计要求必须要符合实用性、安全性、科学性、美化性、稳定性等等原则。除此之外，道路桥梁工程设计过程并非一成不变，相关设计人员还需要结合道路桥梁工程施工建设具体要求，合理选择设计方法、逐步优化设计过程。虽然相关设计人员可以认真研究道路桥梁工程的设计过程以及设计方案，但是在道路桥梁工程施工设计的过程中，依然有可能出现各种技术问题或者是设计问题，这就意味着相关设计人员无法设计出完美无缺的施工方案。如果相关设计人员依然采用比较传统、比较落后的道路桥梁工程施工设计方法，那么很有可能会出现更多的技术操作问题以及设计问题，有可能无法保证道路桥梁工程设计的科学性、实用性。因此，就诞生了结构化设计这一概念。结构化设计自然而然需要立足于道路桥梁工程施工设计的总体布局以及主要结构，通过结构优化、整体规划、细节处理的方式，着重梳理道路桥梁工程施工设计的具体问题。结构化设计经过多年的技术演变之后已经逐步发展成熟，虽然结构化设计方法在实际应用的过程中仍然会存在一些问题，但是实际上，道路桥梁工程结构化设计方法与其他设计方法相比的确具有极大的应用价值。道路桥梁工程结构化设计的关键（核心）在于将所有的设计过程进行细化，从而将一个又一个的设计过程编排成不同的设计模块，通过设计模块之间的优化、组合，进一步完善道路桥梁工程结构化设计具体过程。这就意味着结构化设计方法可以逐步完善施工设计具体过程，通过科学技术手段将设计过程进行细节搭配与重新组合，以便相关设计人员可以结合道路桥梁工程的施工设计要求合理安排设计工作。结构化设计的技术重点在于整合所有设计模块，将不同设计模块进行优化配置，最终在每一个设计模块之中涵盖所有概要设计内容以及细节设计内容。结构化设计具有极大的应用价值，在一部分道路桥梁工程前期设计过程之中经常需要运用到结构化设计的相关设计方法，尤其是一部分设计要求比较特殊的道路桥梁工程更是可以利用结构化设计方法进一步优化设计过程、丰富设计内容、完善设计结构、解决设计问题。利用结构化设计方法可以进一步提高道路桥梁工程施工设计质量，还可以保证施工设计过程有序进行，通过设计模块之间的搭配、优化、整合还可以为后续施工建设过程提供技术支持。

四、关于结构化设计在道路桥梁设计中应用研究

（一）恰当的运用多种结构化模型

多种结构化模型的运用，设计人员需做好计算模型的构建，要能结构道路桥梁的参数，确定结构指标，根据指标规范的施工，从而有效的增加道路桥梁的施工水平。离散化结构作为多种结构化模型其中的一部分，在展开结构设计时，设计人员可以合理的运用，此种方法能让结构模型更为自由化，并且在转换的时不受显著，所以，此种结构化模型较为受欢迎。而且在运用此种结构话模型阶段，设计人员也能有效的结合相关的力学，这样则有助于掌握结构内部规律，并做好结构处理工作，从而降低结构问题，让结构受力更加良好，这对于提升道路桥梁施工质量具有一定的促进作用，设计人员应对其增强重视[8]。

（二）科学的进行结构化计算

在进行结构化设计的过程中，设计人员必须要做好结构化设计方法选择，根据其方法展开结构环节的设计，并对其结构进行科学的计算，掌握数据规范施工。一般在计算结构化的过程中，设计人员会选择图解计算方法，此种计算方法主要运用纵横轴原理，在计算时通过横轴和纵轴标准确定任意两个变量，然后根据变量的变化情况进行图形的绘制，与此同时，还应结合变量函数不等式确定变量的数据，在计算的过程中，设计人员必须要做好坐标系的掌控，这样可以确定具体的结构位置，从而有针对性计算出目标函数的等值线和相对的目标函数值。此外，在展开在道路桥梁二维结构计算时，也应合理的运用图解计算和函数极值计算方式，这样可以通过进行等式设置的方式，了解设各项变量的变化情况，确定最终函数极值内容，做好结构设计方案。

（三）合理的进行混凝土结构设计

混凝土结构设计不仅影响道路桥梁整体结构设计效果，并且也影响道路桥梁的质量，因此，对于混凝土结构设计，设计人员不容忽视，在进行混凝土结构设计的过程中，要能运用科学的方法以及实际施工方案，科学配置混凝土比例，这样则可以增加混凝土的厚度，让其在道路桥梁中起到良好的保护钢筋的作用。在设计时，设计人员应根据实际情况做好材料的选择，一般情况下，设计人员会选择复合型的材料，这样在运用时可以让结构设计效果显著增加，并且也可以在一定程度上降低钢筋腐蚀的问题发生，这样则可以有效的提升结构的稳固性，并延长工程的使用期限。为了提升钢筋混凝土的耐久性，在搅拌混凝土的过程中，还需要做好比例的配置，保障混凝土的质量，这样既可以让混凝土结构增加，也可以让道路桥梁结构稳定性增长。

（四）重视工程耐久性及安全性设计

为了提升道路桥梁的安全性以及耐久性，需要从以下几方面入手：

第一，应该更加重视结构的耐久性问题。施工单位要重视提高道路桥梁的耐久性并将其作为重要的设计原则，统一考虑合理的结构布局和构造细节，使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用，尽可能地减少维修费用。

第二，改善桥梁的超载问题。交管部门要加强对道路桥梁的管理，严禁超载车辆上桥。

第三，适度扩大道路宽度，根据道路不均匀系数合理增加车道数量，合理设置道路标志标线，规范车辆通行管理。

（五）提高防水设计质量

对于桥梁工程项目的建设来说，如果无法对表层的积水问题进行及时的处理，就会降低主体结构的防渗能力，会对结构的实用性能产生不良影响，还会缩短工程的应用寿命。因此必须提高道路桥梁结构的防水设计水平，需要对建设原材料进行慎重的选择，并且在混凝土材料中添加配筋网，减少裂缝问题的发生几率。可以选用复合纤维混凝土材料，提高整体的防渗效率。

在进行排水管道建设时，还要对管道的布局进行科学的设计，提高建设的密度，避免在进行混凝土材料应用的过程中，出现水分淤积等情况，降低混凝土结构的使用强度，缩短混凝土结构的应用时间。

（六）优化钢筋保护层厚度

现阶段在进行道路桥梁工程设计的过程中，一般都选用了钢筋混凝土进行结构的建设。这种结构形式在应用的过程中，可以提高道路桥梁的整体性能。但是在实际建设的过程中，钢筋材料容易受到腐蚀问题的影响，会降低主体结构的综合性能，影响工程的耐久性能。设计人员可以将新型的环保材料应用到结构建设中，还需要对容易出现腐蚀问题的钢筋混凝土结构进行重点保护。例如提高钢筋保护层的建设厚度，这样就可以增强整体的抗腐蚀能力，延长结构的使用时间。在进行具体设计时，要根据工程的建设要求，对保护层的施工厚度进行严格的控制。

结语

总之，在将结构设计方法融入到道桥梁结构设计的过程中，市政单位必须要增强对设计人员的指导，提升其专业设计能力和职责素养，让对自身的工作负责，促使其主动对现场环境进行勘察，结合实际情况选择科学合理的结构设计方法，并加强对设计人员的监管。其次，还对结构设计图纸和方案进行详细反复的考察，不断的优化结合设计方法，这样才可以让结构设计在道路桥梁中发挥较好的稳固性作用。市政单位必须要确定道路桥梁每个环节的设计要点都能具有较高的稳定性，这样则可以让道路桥梁整体结构稳固性增强，所以，对于施工过程也要做好相关的质量管理，这样才可以保证结构设计能得到被运用到实际情况中，提升道路桥梁的质量。