道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

李小龍

摘 要：近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展帶動(dòng)了交通運(yùn)輸業(yè)的繁榮。同時(shí)，交通運(yùn)輸業(yè)的進(jìn)步也成為進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)質(zhì)量的動(dòng)力。作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，路橋工程的質(zhì)量保證越來(lái)越受到重視。重點(diǎn)闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在路橋工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，指出了這一重要設(shè)計(jì)形式的必要性、應(yīng)用原則和具體應(yīng)用要點(diǎn)，為行業(yè)人員不斷提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) ;道路橋梁設(shè)計(jì) ; 應(yīng)用分析

引言：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的大背景下，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，路橋建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，滿足人民生活和社會(huì)生產(chǎn)的需要作出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，社會(huì)對(duì)路橋工程的施工質(zhì)量也越來(lái)越重視。創(chuàng)建高質(zhì)量的路橋工程，首先要保證路橋設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工作的科學(xué)性。與其他工程相比，路橋工程量大、質(zhì)量要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如何把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，保證設(shè)計(jì)的合理性，是每個(gè)設(shè)計(jì)人員必須思考和探索的關(guān)鍵問題。

1結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

1.1簡(jiǎn)約化

簡(jiǎn)約原則是在路橋設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要盡可能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，在不影響路橋整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的施工。利用最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)原理的傳遞，進(jìn)而保證整個(gè)路橋結(jié)構(gòu)能夠分散外部荷載和內(nèi)部應(yīng)力，從而有效保證整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減少建筑材料的使用。降低工程造價(jià)，保證施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。公路橋梁設(shè)計(jì)的價(jià)值能夠得到充分體現(xiàn)，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.2整體性要求

在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，整體結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，以最低的成本實(shí)現(xiàn)重要目標(biāo)，突出道路橋梁結(jié)構(gòu)的整體特性，為以后的施工工作打下良好的基礎(chǔ)。另外，設(shè)計(jì)師需要能夠充分重視路橋設(shè)計(jì)工作，保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而達(dá)到提高整體結(jié)構(gòu)承載力的目的，在保證施工質(zhì)量和整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，節(jié)約路橋施工成本。

1.3科學(xué)性

在具體施工過(guò)程中，選擇合適的數(shù)據(jù)和參考指標(biāo)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)配置，確保后續(xù)路橋施工過(guò)程中不出現(xiàn)質(zhì)量問題，這就要求設(shè)計(jì)者能夠保證具體工作中的整體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使整個(gè)道路橋梁結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳效果，降低故障概率，為中國(guó)道路交通系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

1.4連續(xù)性

隨著我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，交通容量逐漸增大。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行公路橋梁的建設(shè)具有重要的價(jià)值，橋梁的建設(shè)將直接影響到交通系統(tǒng)的發(fā)展。為了保證路橋的完整性和施工成果的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分結(jié)合未來(lái)社會(huì)的發(fā)展理念，結(jié)合路橋的結(jié)構(gòu)連續(xù)性要求，使設(shè)計(jì)的路橋結(jié)構(gòu)在實(shí)踐中具有較大的力面積，同時(shí)，它的安全性也有很好的保障。

1.5綜合性

在不斷優(yōu)化路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作人員要綜合考慮，結(jié)合建筑原材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，考慮不同材料在不同部位的性能特點(diǎn)，并注重優(yōu)化結(jié)構(gòu)，保證材料的合理使用。此外，還應(yīng)充分利用不同結(jié)構(gòu)和形狀的受力特點(diǎn)，使路橋結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而能夠完成橋梁整體設(shè)計(jì)的要求，為人們的日常出行提供良好的保障。

2道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

2.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模型

在路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化，使其更符合當(dāng)前路橋的設(shè)計(jì)要求。首先，路橋可以離散設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地提高路橋的整體性能，也可以將結(jié)構(gòu)的自由度轉(zhuǎn)化為有限的自由度。但在離散設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要仔細(xì)計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，以保證結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。其次，進(jìn)行路橋模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)從力學(xué)角度計(jì)算路橋的靜荷載，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)從材料和荷載的角度出發(fā)，通過(guò)準(zhǔn)確的計(jì)算和分析，利用各種材料對(duì)路橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬和分析，以確保路橋最終的施工質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期的要求。

2.2合理規(guī)劃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需從平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)、路基填筑及壓實(shí)度、路基處理、路基邊坡、路基防護(hù)、路面設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、抗滑設(shè)計(jì)、材料及技術(shù)要求等方面綜合考慮。其中，平面設(shè)計(jì)需要按照以下原則滿足交通功能，保證快速、暢通、安全、連續(xù)的主流交通，并保證與規(guī)劃路線基本一致;確保與現(xiàn)有和在建道路的合理銜接，與區(qū)域規(guī)劃路網(wǎng)相協(xié)調(diào);避免與道路兩側(cè)批準(zhǔn)的土地發(fā)生沖突;盡量與周圍景觀協(xié)調(diào);滿足城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。減少房屋拆遷，盡量避開寺廟和古樹。斷面設(shè)計(jì)需滿足規(guī)劃要求和最小排水?dāng)嗝?與道路兩側(cè)用地規(guī)劃標(biāo)高相適應(yīng);與地形相結(jié)合;減少土方量，節(jié)約土地資源，降低工程造價(jià)。對(duì)于橫斷面，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)道路橫坡。在路基填筑設(shè)計(jì)中，必須保證填筑均勻、密實(shí)。應(yīng)優(yōu)先選用級(jí)配良好的砂土，如粉質(zhì)粘土或殘余砂質(zhì)粘性土。不得使用泥炭泥、有機(jī)土和素填土作為填料。路堤應(yīng)分層填筑并均勻壓實(shí)。路面設(shè)計(jì)要求路面剛度高、承載力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、抗滑性好。

2.3通過(guò)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)道路橋梁模型計(jì)算和分析

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，路橋設(shè)計(jì)主要包括建模結(jié)構(gòu)、離散結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化計(jì)算模型。具體來(lái)說(shuō)，離散結(jié)構(gòu)就是將整個(gè)路橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，從而產(chǎn)生一些相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)這些結(jié)構(gòu)的受力分析，發(fā)現(xiàn)在具體的施工和設(shè)計(jì)方面體現(xiàn)出一定的方便性特點(diǎn)，能夠更好地滿足建筑設(shè)計(jì)人員的客觀需要。二是模型結(jié)構(gòu)。在大多數(shù)路橋的實(shí)際設(shè)計(jì)中，都需要進(jìn)行力學(xué)分析，總結(jié)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)和規(guī)律，以便相關(guān)人員更方便地找出設(shè)計(jì)模型中的具體矛盾，并進(jìn)行深入分析，通過(guò)模型展示具體的形象，實(shí)現(xiàn)對(duì)路橋建設(shè)整體性的指導(dǎo)和優(yōu)化。然后是荷載和材料的簡(jiǎn)化模型。在路橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常假定所用材料具有理想的塑性和彈性，并采用適當(dāng)?shù)膮?shù)對(duì)無(wú)限自由度荷載進(jìn)行隨機(jī)模擬。其中，有效參數(shù)具有很強(qiáng)的概率特性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)荷載與材料的結(jié)合計(jì)算，達(dá)到更好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，在路橋設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算模型的選擇應(yīng)充分考慮實(shí)際情況，始終保持謹(jǐn)慎的態(tài)度，完成對(duì)橋梁應(yīng)力的準(zhǔn)確計(jì)算，最終制定出較為合理的計(jì)算模型。

2.4合理配比混凝土材料

在當(dāng)前的路橋工程中，混凝土仍然是最重要的建筑材料?；炷敛牧蟻?lái)源廣泛，成本低，施工過(guò)程簡(jiǎn)單方便，已成為各類大型建筑的主要施工材料。在路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，混凝土材料也起著關(guān)鍵作用。為了保證公路基礎(chǔ)和橋梁主體的穩(wěn)定，在混凝土施工和設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者經(jīng)常適當(dāng)增加混凝土厚度，從而實(shí)現(xiàn)橋梁加固的有效防護(hù)。在施工過(guò)程中，混凝土的質(zhì)量也決定著工程的安全性和穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中也要認(rèn)真論證混凝土材料的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。從材料的性質(zhì)來(lái)看，鋼筋混凝土是一種復(fù)合材料。在配置過(guò)程中，要嚴(yán)格按照行業(yè)要求和施工的具體情況進(jìn)行配比，全面提高混凝土質(zhì)量。在一些工程中，一些施工企業(yè)為了獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，選擇使用低強(qiáng)度混凝土，最終導(dǎo)致路橋施工質(zhì)量不合格，嚴(yán)重影響路橋使用壽命和工程整體質(zhì)量。因此，在材料設(shè)計(jì)和配合比過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證混凝土工程應(yīng)用的合理性，從而提高路橋工程的整體質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

交通運(yùn)輸是社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的根本原因。作為這一基本事業(yè)的重要組成部分，提高路橋工程質(zhì)量是一項(xiàng)連續(xù)不斷的任務(wù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在路橋設(shè)計(jì)中具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，已成為路橋工程的主流設(shè)計(jì)形式。設(shè)計(jì)人員應(yīng)把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，充分考慮路橋工程的實(shí)際情況，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性、安全性和可靠性，為保證路橋工程的基本質(zhì)量，充分發(fā)揮服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的作用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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