道路橋梁設計中結構化設計的應用

范 忠 圓

(太原市華路達交通規劃勘察設計咨詢有限公司，山西 太原 030012)

1 概述

近年來，我國交通運輸行業發展迅速，道路橋梁施工建設越來越多，作為我國城市基礎設施建設的重要組成部分，其建設質量的好壞對城市乃至整個社會的發展都有著至關重要的作用。在道路橋梁施工工程中，前期設計工作發揮著決定性的作用，只有具有一套科學合理的設計方案，才能從根本上保證工程的施工效率和施工質量，因此相關部門以及相關工作人員應該高度重視道路橋梁工程中的結構設計工作，進而不斷提高道路橋梁工程的整體質量。

2 結構化設計的概念及發展

在滿足建設單位預期目標、按時完成工程建設的前提下，對工程各部分細節結構進行優化的過程稱之為道路橋梁的結構化設計。結構化設計是在市場經濟大環境下發展出的一種新型設計理念，它對設計者的要求也相對較高：不僅要有扎實豐厚的路橋理論基礎，還要有一定的實際設計經驗，能夠在具體的工程中根據當地的實際情況和環境情況對具體的工程進行分析設計，在保證工程質量的基礎上節約工程成本，縮短工程期限。

結構化設計理念最早被西方學者應用在航空科技等先進科學領域中，直到二十世紀七八十年代才逐漸被引入到社會工程建設中，經過幾年的快速發展，如今已經被廣泛應用于建筑工程、道路橋梁工程中。

3 道路橋梁設計中結構化設計的必要性及可行性

3.1 道路橋梁設計中結構化設計的必要性

通常來說，設計人員根據自己的設計經驗制定出初始的設計方案，包括建筑材料的選擇，工程總體結構布局，工程的制造工藝以及工程各個部件的尺寸大小等，進行初始方案設計后要對工程的設計結構進行分析，最后是進行力學分析檢驗設計結構的整體可行性。這種傳統的方案設計方法僅僅能檢測出方案的可行性，但無法做到使設計方案達到最優化，無法更好的滿足道路橋梁工程的日益發展。因此，設計方案中的結構化設計顯得越來越重要，結構化設計是一種自上向下細化、模塊化和程序化的設計技術，它的主要設計思想是將工程劃分為功能單一且相互獨立的不同模塊。結構化設計主要可以分為詳細設計和概要設計，它不僅是道路橋梁設計發展需求的產物更是道路橋梁設計中的最優方法。

3.2 道路橋梁設計中結構化設計的可行性

提升道路橋梁設計的可行性是結構化設計的主要目標之一，結構化設計是對多種設計方案進行分析總結并進行綜合處理后的結果。在道路橋梁設計過程中，采用結構化設計的原因主要有兩點：第一能夠保證道路橋梁的工程質量，第二能夠及時的發現工程中的各種安全質量問題并進行相應的處理。為了提升結構化設計的可行度，我們可以重點關注結構構件的荷載和承受力，即在設計時必須使這兩點滿足相關要求，這樣不僅能提高道路橋梁的設計標準，還能提升其整體性能。此外在進行道路橋梁結構化設計時，應該結合工程的實際情況對設計的安全性和合理性進行分析，從而提升道路橋梁的安全性能。

4 道路橋梁設計中結構化設計的應用原則

1)科學性原則。

道路橋梁的結構化設計首先應該符合科學性原則，即應該對道路橋梁結構進行科學合理的選擇，注意橫截面與道路橋梁結構的配置；通過對道路橋梁結構位置的調整和其結構內力的分布的優化，降低道路橋梁的整體重量，提升工程的結構科學性。

2)簡約化原則。

道路橋梁結構設計的簡約化原則也是一項重要的設計原則，在設計過程中應該盡量用簡單的路徑使道路橋梁間的結構力實現直接傳遞，這樣能夠使道路橋梁受到的負載能夠更好的平衡和分散。從另一方面來說，對道路橋梁進行簡約化設計也能在一定程度上節約工程的施工材料、加快工程的施工效率。

3)連續性原則。

現階段的道橋設計，有工程自身重量和負載都越來越大的趨勢，因此為了保證道路橋梁結構在受到強大外力時，能夠有效擴大受力面積，縮短其受力傳遞路徑，就需要在其結構化設計中注重道路橋梁的連續一體性。因此在進行結構化設計中，應注意使其符合連續性原則。

4)統合性原則。

在對道路橋梁進行結構化設計中必須要注意結構和材料二者的統合性，即在道路橋梁結構化設計中應該充分的考慮不同的材料在道橋工程中不同部位具有不同的性能和功用，這樣才能保證建筑材料能夠得到最充分、科學的應用。另外還應該根據道路橋梁不同的形狀、不同的功能進行統合，以保證道路橋梁受力均衡穩定。

5)整體性原則。

在進行道路橋梁結構化設計過程中，應該充分利用其設計優勢保證道路橋梁工程的整體性，特別是要做好工程過載或者遇到特殊情況時的安全性設計。另外在提升工程承重力的同時，保持工程良好的整體性能夠有效降低工程的整體用料，在保證工程建設質量的前提下，降低工程建設的施工成本。

5 道路橋梁結構化設計應用要點

5.1 防水結構設計的應用

防水結構設計是道路橋梁結構化設計中的一個關鍵內容，道路橋梁的使用時間和質量都會受到其防水性能的影響，因此我們必須保證工程具有良好的防水結構設計。道橋的防水工程主要包括防水工作和排水工作，防水工作是對水澇的預防而排水工作則是對水澇的解決，如果道路橋梁工程的排水系統出現問題，那么一旦遇到暴雨天氣，大量的雨水就會聚集在橋梁和路面上無法排出，如果持續時間較長，雨水就會透過道路和橋梁的表面滲入到其內部結構中，對道路橋梁的內部結構造成侵蝕，使其內部結構受到損壞。因此在進行結構化設計時應該高度重視防水和排水系統，加強工程防水層的使用性能，在選用施工材料時，可以選擇質量更好防水性能更高的施工材料，將其運用到防水層中可以大大提高工程的防水性。此外，為了降低混凝土開裂概率，可以在混凝土施工過程中加入鋼筋網，這樣如果混凝土沒有裂縫自然雨水不會順利的進入道路橋梁的內部結構。在進行道路橋梁防水層設計時，通常將混凝土設計和路面設計看做是一個整體設計，這樣一方面可以增強道路橋梁的粘結性，另一方面可以提升道路橋梁的延展性，大大降低雨水對路面和橋面的損害。

5.2 混凝土項目設計的應用

首先可以適當的增強保護鋼筋的混凝土的厚度，眾所周知鋼筋混凝土是一種在道路橋梁建設施工工程中極為常見的復合型材料，為了提高建設工程的工程質量可以通過加強對鋼筋混凝土保護的方式得以實現。對鋼筋混凝土進行保護的主要目的是防止其在長時間的使用過程中受到腐蝕，進而提升工程的安全度并延長工程的使用壽命。另外，混凝土耐久性能的高低也對道路橋梁的質量和壽命有一定的影響，在施工中要想辦法提高混凝土的耐久性，但在實際操作中，一些施工單位為了追求更多的利潤，偷工減料現象嚴重，不僅影響了混凝土的耐久性還破壞了道路橋梁的整體布局。因此，在進行道路橋梁結構化設計時要做好混凝土的拌合工作，保證混凝土的質量進而保證工程的施工質量。

6 結語

隨著我國交通運輸業的不斷發展，其建設規模也在不斷擴大，為了保證交通基礎設施建設的安全適用性，必須采用新型結構化設計方法代替傳統的設計方法。相信在施工人員和設計人員的共同努力下，結構化設計方法在今后道路橋梁設計中能夠得到更廣泛的應用。