結構化設計在道路橋梁設計的應用研究

李凱

摘 要：作為道橋設計工作者，在開展道橋設計工作的時候，一定要確保項目具有較高的安全性，而且持久性良好，同時還要考慮項目資金以及建設能力等要素，總之要保證設計最優，保證項目結構最佳。在過去的設計工作中，我們常常使用定值法設計結構，此法的缺點較為明顯，即存在很多無法掌控的要素，和目前的發展規定之間有不相符的內容存在。文章在這個前提之下，具體闡述了當前時期我們國家的路橋項目設計工作中的結構設計有關的內容，論述了設計原理以及方法等內容。

關鍵詞：結構化設計；道路橋梁設計；應用研究

中圖分類號：U442 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0117-02

前言

眾所周知，道橋項目是國家的基礎項目，它們的存在會直接的作用于國家的經濟發展，同時還關乎到廣大群眾的日常生活的開展，關乎到社會的穩定，總之其存在意義非常重要。對此，我們必須積極開展項目設計工作，尤其是結構化設計。具體來講，在開展此項設計工作的時候，身為設計工作者一定要認真分析所在區域的交通條件以及地質特征等要素，以此來幫助我們更好地展開設計工作。筆者以多年的工作經驗為前提，具體闡述了該設計有關的知識。

1 道路橋梁設計中結構化設計的可行性

在開展道橋項目設計工作的時候，積極展開結構化內容有著非常明顯的意義，比如能夠切實提升項目的實用價值，能夠確保方案最佳。具體來講，它帶給我們的益處有如下一些。首先，可以確保項目品質良好，保證設計內容合乎國家要求。其次，在具體的運用的過程中，能夠保證項目的安全指數高，保證符合國家規定。在開展設計工作的時候，為了增加設計的可行性，需要高度關注構件的受力特性等內容，對此就需要認真落實結構化內容，以此來提升項目的安全指數。

2 結構化設計在道路橋梁設計中的應用原則

當我們開展項目設計工作的時候，身為設計者一定要認真遵守如下原則。第一，安全原則，它同樣是最為基本的原則。第二是適用性，它是我們設計的主要目的。第三，經濟，該原則是設計的過程中必須認真關注的內容。在以往開展設計工作的時候，雖說從總體上來看設計措施和國家要求之間沒有明顯的不符之處，不過在具體的運行的過程中還是有很多的問題存在的，這嚴重的影響到項目的后續運行。因此本文對結構化設計方式做出如下分析。

2.1 科學性原則

在開展項目施工工作的時候，一定要認真選擇結構形式，以此來保證結構最優，保證項目合理。在總體構架保持不變的前提下，調節它的結構化方位，合理優化內在結構。此舉會使得橋梁發生問題的幾率降低，進而確保結構科學合理。

2.2 簡約化原則

在設計的時候要避免結構過于繁瑣，借助簡化路徑，確保力能夠被合理的釋放，進而增加結構自身的強度，確保材料用量降低，成本減少，更好的創造經濟價值。

2.3 整體性原則

在開展優化設計工作的時候，要切實將它的優勢發揮出來，只有這樣才可以確保結構的總體性得以更好的體現。對于那些特殊的項目要著重關注，以此來確保它的穩固性高。借助總體設計，使得結構受力水平強化，在保證品質不受影響的前提之下，合理掌控橋梁建設過程中的耗損。

2.4 綜合性原則

在開展結構設計工作的時候，要從材料以及結構兩點上分析。首先，對于橋梁不一樣的位置應該認真考慮使用何種材料，只有使用的材料正確了才可以確保結構合理，確保品質良好。其次，對于不一樣的受力情況要具體分析，確保設計效果良好，實現我們的預期目的。

2.5 連續性原則

最近幾年，我們國家的經濟高速發展，此時無形之中使得交通量增加，使得道橋項目的總數變多，運行壓力加大。在這種前提之下，要想保證項目的總體性良好，保證它的結構穩固，就應該在開展結構設計工作的時候，結合項目具體情況，確保結構能夠具有較高的持續性。當道路橋梁結構在受力的情況下，使得受力面積被擴大，傳輸途徑被適當減小。同時要擁有合理的結構、有效節約材料、施工過程足夠便利等優勢。在這一基礎上，使設計好的道路橋梁結構具備連續性和穩定性。

3 結構化設計模型的構建

3.1 構建離散化結構

所謂離散化結構模型，指的是在結構化設計中把原本的結構劃分成多個構成部分，通過這種方法能夠得出新的結構化設計模型。如此一來，在后續的受力分析中，能夠針對不同的限制部分開展測試分析工作。總的來講，此舉能夠切實提升工作的效率，而且能夠將原本繁瑣的步驟簡化，因此被大量的運用到當前的工作之中。

3.2 精簡材料，降低荷載

當我們真正開展結構化設計工作的時候，一般要將虛擬化結構材料的可塑性以及它的彈性等指標，然后需要應用有限參數來隨機式模擬無限自由度狀態下的結構荷載能力。這種有限參數的選擇有著一定的概率性，但是經過解析獲得的參數是具有可行性的。在實際結構化設計中，一般會全面考慮荷載以及材料等因素，這可以顯著優化設計方案。為了讓結構化設計的方案滿足道路橋梁的實際建設需求，設計人員需要關注對構建模型的計算，并且在模型上正確反映道路橋梁的受力情況。對于結構化設計來說，比較常有的計算方法包括網絡搜索法、同態設計法、求函數極限值法以及圖解法。設計人員需要選取符合道路橋梁實際情況的模型，進而確保計算模型的合理性，保證計算結果符合真實的結構情況。

4 結構化設計在道路橋梁設計中的應用

4.1 結構化設計中常用的解法分析

在開展路橋項目設計工作的時候，一般使用如下的幾種解法。第一，網絡搜索。該方法較之于別的方法來講，更加直觀易懂。具體來講，它是把范圍之中的問題合理的劃分，此時它們就會以很多網格點的形式存在，而這些點分別對應一個設計，此時我們就可以依據設定好的規律以及步驟搜索了。使用該方法能夠確保我們以最短的時間獲取所需的網格點。在使用該方法的時候，先要將其中的一個變量固定好，然后依據從大到小的次序分析其他的變量，此時就可以確保全部網格點都能夠符合規定，進而幫助我們更好的獲取所需的數據，獲得最佳解。第二，求解函數。假如想獲知函數的極數值的話，就要把之前的不等式轉變為等式，而且按照特定方法將其中的變量消掉，此舉能夠將目標函數轉變為僅僅包含單一函數的等式，進而運算目標函數，此時就能夠得知函數中的極限數值了，該方法的優勢較為明顯，因此被大范圍使用。第三，圖解。該方法的使用頻率非常高，尤其是被大量的用到二維橋梁設計工作之中，在具體的設計的過程中其牽扯到兩個變量。具體來講，它是把一個變量看成是豎向坐標，另外的看成是橫向坐標，結合兩點就能夠制作出有著特定約束性質的圖形了。而且能夠依次得出這兩個界限被約束的范圍，進而在這一范圍內做出這一函數的等值線。這時設計者看到所作出的等值線和所約束范圍的邊線之間存在著相切的關系，并且這一目標函數就是等值線和范圍邊界的切點。

4.2 同態設計法在道路橋梁設計中的應用

把設計中原本的不等式約束變換成等式約束，這樣做的主要目的是為了縮小設計空間的可行性。從總體上來看，該方法獲取的解較之于原解有著很多不完善的地方，不過它仍舊被大量的運用到當前的道橋工程設計工作之中。這主要是因為在設計時使用此種算法的話可以確保運算更加簡單。

4.3 結構化設計在道路橋梁設計中的應用實例分析

對于一個設計人員來講，要想從總體上功能把控結構化設計的內涵，就應該認真分析它在橋梁工程中的存在意義。在開展具體的設計工作的時候，身為設計人員，要認真分析設計思想，合理使用計算方法。同時，還要結合項目建設時期的具體需要，合理運用結構化設計理念。

5 結束語

最近幾年，由于經濟的高速發展，使得交通運輸的壓力不斷增加，道橋項目總數也在變多，無形之中使得道橋工程設計工作開始受到人們的關注。這主要是因為只有良好的設計，才能夠保證項目的品質良好，增加使用時間。筆者具體闡述了我們國家當前時期的道橋項目結構化設計相關的內容。我們堅信隨著經濟以及科技的高速發展，我們國家的橋梁設計工作一定會開展得更加順暢，結構話設計必然會在大范圍內推廣運用。

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