結構化設計在道路橋梁設計中的應用分析

閆忠陽

摘 要：結構化設計是道路橋梁設計的重要內容，可以保證道路橋梁工程施工質量。本文分析了道路橋梁設計中結構設計的必要性和可行性，研究了結構化設計在道路橋梁施工中的應用原則，最后說明了道路橋梁結構化設計的應用要點，以期更好地促進我國交通運輸業的發展。

關鍵詞：結構化設計;道路設計;橋梁設計

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0115-03

Application Analysis of Structural Design in Road and Bridge Design

YAN Zhongyang

（Luohe City Guangyuan Highway Survey and Design Institute，Luohe Henan 462000）

Abstract： Structured design is an important part of road and bridge design， which can guarantee the construction quality of road and bridge engineering. This paper analyzed the necessity and feasibility of structural design in road and bridge design， studied the application principle of structural design in highway bridge construction， and finally explained the application points of structural design of highway bridge， in order to better promote the development of China's transportation industry.

Keywords： structural design;road bridge;design application

近年來，我國大力興建道路、橋梁和鐵路等交通基礎設施，交通運輸業發展迅速。作為我國城市基礎設施的重要組成部分，道路橋梁的建設質量會直接影響城市經濟發展[1-3]。而在道路橋梁建設過程中，結構化設計是道路橋梁設計不可或缺的組成部分，只有制定科學的設計方案才能保證施工效率和質量，因此人們高度重視結構化設計在道路橋梁設計中的應用。

1 道路橋梁設計中結構化設計的必要性

1.1 滿足道路和橋梁設計要求

道路橋梁結構化設計可以優化道路和橋梁的詳細結構，提高工程施工質量，同時確保工程按時施工，實現預期的施工目標。結構化設計是一種新的設計理念，對設計者提出了較高的要求，設計人員不僅要有扎實的道路橋梁理論基礎，還要有豐富的設計經驗[4-6]。結構化設計可以滿足道路橋梁設計要求，提升工程施工質量。

1.2 符合道路和橋梁發展趨勢

結構設計是模塊化的程序設計技術，不同模塊是彼此獨立的。在道路橋梁設計中，結構化設計的要求很高，因此設計人員要根據自己的設計經驗，制定初步的設計計劃，其應當包括建筑材料選擇、項目整體結構設計、項目生產過程以及項目規模控制等內容[7-9]。之后，人們應分析道路或橋梁的設計結構，采用力學分析驗證設計結構的整體可行性。需要注意的是，這種傳統的設計方法只能分析設計方案的可行性，不能優化設計方案，也不能更好地滿足道路和橋梁施工的發展需要。因此，人們越來越重視設計方案中的結構設計。

1.3 提升道路和橋梁施工的可行性

施工可行性是道路橋梁結構化設計主要考慮的內容，結構設計是分析和總結各種設計草案后進行綜合設計的結果，設計人員在設計道路和橋梁時要根據實際情況采用不同的結構。一是保證道路橋梁的施工質量，二是識別和處理項目中的各種安全和質量問題[10-12]。此外，為了提高結構設計的可行性，設計人員還要關注組件的承載能力，確保承載力滿足設計要求，以優化道路橋梁設計，改善其整體性能。在設計道路橋梁結構時，設計人員應結合工程實際情況，分析設計的安全性和合理性，有效提高道路橋梁的各項性能。

2 道路橋梁設計中結構化設計的應用原則

2.1 合理性原則

道路橋梁的結構化設計必須保證科學性，要合理選擇結構。在優化橋梁結構時，設計者應當合理減少道路橋梁的總質量，改善結構性能，簡化道路橋梁結構施工流程[13-15]。同時，設計者應使用簡單的設計方式直接傳遞荷載，以更好地平衡道路橋梁的載荷。簡單的道路橋梁設計可以節省建筑材料，提高施工效率，設計人員必須按照規定的計算順序來進行施工計算，提升施工精確度。

2.2 可靠性原則

道路橋梁結構往往會增加負荷，在受到強大的外力作用時，為了確保道路橋梁結構能夠有效地擴大受力范圍，縮短傳遞路徑，設計人員在進行結構化設計時要密切關注道路橋梁的整合情況[16-18]。設計人員應確保設計內容符合可靠性原則。在道路橋梁的結構化設計中，設計人員必須注意結構與材料的關系。不同材料具有不同的性能，道路橋梁結構設計要科學應用建筑材料。此外，設計人員應根據道路橋梁的不同形狀和功能進行整合，以確保道路橋梁的平衡和穩定。

2.3 整體性原則

在道路橋梁的結構化設計中，設計人員應確保設計符合整體性原則，保證結構在過載等特殊情況下的安全性。設計人員不僅要提高技術的可行性，還要保證項目的完整性，確保項目設計質量，有效地減少材料消耗，降低項目建設成本[19-21]。為了減少混凝土裂縫出現的可能性，設計人員可以在混凝土中添加鋼網，以免混凝土破裂時雨水穿透道路橋梁的內部結構。在確定道路橋梁水密層的尺寸時，設計人員通常將混凝土設計和道路設計視為一個整體，以改善道路橋梁的可靠性和延展性，減少雨水對路面和橋面造成的損壞。

3 道路橋梁結構化設計的應用要點

3.1 優化結構設計模型

在優化結構設計模型時，設計人員要科學選擇設置方法，如圖1所示。一是設計離散化結構，改善道路橋梁的整體性能，將結構的自由度轉化為有限的自由度。因此，設計人員要充分研究道路和橋梁結構的應力，以確保結構的穩定性。二是模型結構設計，設計人員應從力學角度檢查道路橋梁的靜載荷，進行結構建模。三是材料和載荷的結構設計，設計人員要充分利用各種材料模擬道路橋梁結構，簡化結構設計流程，顯著提高設計效率。四是根據施工環境條件分析具體項目，節約項目建造成本，縮短項目周期，確保項目質量。

3.2 合理選擇計算方法

在道路橋梁的結構設計中，設計人員必須正確選擇計算方法。一是根據垂直軸和水平軸的實際情況進行合理計算，檢測坐標系的邊界變量范圍，得到目標函數輪廓和最終的目標函數值，因此該計算方法就是道路橋梁的二維結構計算方法。二是函數極值的計算度量，它利用函數不等式捕獲變量的實際情況，再獲得相關的函數極值。三是同態設計度量，該度量與功能極值計算度量類似，可以使用函數不等式作為方程，在減少計算目標的同時提升計算效率。

3.3 提升防水結構性能

防水結構施工是道路橋梁建設的重要組成部分。道路、橋梁的使用壽命和質量都受其防水性能的影響，因此設計人員必須確保道路和橋梁具有良好的防水結構。道路橋梁防水工程主要包括防水和排水工程，人們要采取措施，防止澇漬，做好排水工作。如果道路橋梁排水系統出現問題，導致大量雨水積聚在橋梁和道路上且長時間不能排出，雨水會滲入道路和橋梁內部，嚴重侵蝕道路橋梁結構。因此，設計人員在結構化設計中應當優先考慮防水和排水，提升防水性能。設計人員可以選擇防水性能好的建筑材料制作防水層，提高道路和橋梁的整體防水性能。

3.4 合理選擇混凝土

鋼筋混凝土是一種復合材料，在道路橋梁結構中非常常見。為了提高建筑工程質量，設計人員要合理選擇鋼筋混凝土，增加混凝土厚度，以有效保護鋼筋。混凝土可以防止鋼筋長時間使用時發生腐蝕，提高項目的安全性，同時延長項目的使用壽命。此外，混凝土的耐久性也會影響道路橋梁的質量和使用壽命，因此設計人員要提高混凝土的耐久性。但是，部分企業為了獲得更多利潤而選擇低強度混凝土，嚴重影響混凝土的耐久性和項目質量，因此設計人員要確保混凝土項目應用的合理性，有效提升項目施工質量。

4 結語

隨著我國運輸業的穩步發展，道路橋梁建設規模不斷擴大。為了確保道路橋梁基礎設施建設的安全，設計人員必須轉變觀念，采用新的設計方法。筆者相信，在設計人員和施工人員的共同努力下，未來，結構化設計在道路橋梁設計中會得到更廣泛的應用。

參考文獻：

[1]侯文靜.淺析現代路橋設計中的結構設計應用[J].科技創新與應用，2017（6）：248.

[2]趙薇.道路橋梁設計的現狀與改善措施探究[J].山西建筑，2018（14）：179-181.

[3]趙婷婷，孫強.探討道路橋梁設計的現狀與改善措施[J].城市建筑，2018（14）：239.

[4]殷江波，黃紅妹.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].黑龍江交通科技，2016（3）：102-103.

[5]陳杰，崔炫，來蘇群，等.淺析結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].黑龍江交通科技，2015（7）：102.

[6]謝曉亮.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].智能城市，2017（1）：93.

[7]段元星.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].四川水泥，2019（1）：86.

[8]程浩.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].中國新技術新產品，2018（22）：78-79.

[9]楊福欣.試述結構化設計在道路橋梁設計的應用[J].城市建筑，2015（5）：227-227.

[10]王功浩.道路橋梁設計中結構化設計的應用分析[J].河南科技，2017（17）：121-122.

[11]李凱.結構化設計在道路橋梁設計的應用研究[J].科技創新與應用，2017（34）：123.

[12]谷進會.道路橋梁設計中對于結構化設計的運用分析[J].工程建設與設計，2018（8）：134-135.

[13]陳菲菲.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].黑龍江科學，2015（1）：40-41.

[14]鄭鵬.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].城市建設理論研究，2017（24）：109.

[15]史炯.論結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].四川水泥，2015（8）：267.

[16]周志喆.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].民營科技，2014（9）：183.

[17]常成成.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].住宅與房地產，2017（9）：103.

[18]馮玉祥.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].科學中國人，2015（9）：67.

[19]趙佳州.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].山東工業技術，2019（3）：134.

[20]曾恩九，肖美，王小平.結構化設計在道路橋梁設計中的應用分析[J].交通世界，2018（33）：124-125.

[21]張丹.結構化設計在道路橋梁設計中的應用研究[J].河南科技，2018（29）：120-121.