試論結構化設計在道路橋梁設計中的應用

魏文財

道路橋梁 Roads and Bridges

試論結構化設計在道路橋梁設計中的應用

魏文財

（四川省交通運輸廳公路規劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610000）

我國的道路設計工作已經成為了整個社會發展過程中的經濟基礎以及支撐，因此對于道路建設的質量好壞會直接關系到人民群眾的生活。針對道路橋梁的設計來說，最主要的因素就是結構化設計，而在結構設計中需要充分地考慮到施工地區的情況，從而能夠保證道路橋梁的施工質量，進而推動我國國民經濟的進一步增長和發展。本文針對道路橋梁設計中應用結構化設計的重要價值進行分析，結合具體的應用原則來思考結構化設計在道路橋梁設計中的實際應用方式，希望能夠進一步促進道路橋梁設計水平的提升。

結構化設計；道路橋梁；橋梁設計

在我國現代社會的不斷發展過程中，人們的生活水平提升效果比較明顯，與此同時交通系統逐漸完善，發展道路橋梁設計在整個交通系統中具有重要的地位，道路橋梁設計的綜合質量會對其公路系統的建設質量產生直接的影響，因此要求相關的管理部門加強對道路橋梁設計施工工作的重視，提高管理力度。由于道路橋梁工程和其他的建筑工程類型相比，整體施工程序和流程更加復雜，在具體的施工中不但要考慮到道路橋梁的實用性價值，還需要考慮到整體施工環節的安全性，并且還需要對建設成本進行控制。但是目前我國道路橋梁設計及施工過程中仍然存在比較豐富的問題，如果對其處理不當，容易導致橋梁結構受損或坍塌。因此在道路橋梁設計中如何進行結構化設計，怎樣對其進行優化，是目前社會中相關方面十分重視并且值得思考的具體問題，基于此，對結構化設計在道路橋梁設計中的應用進行進一步的分析和研究。

1 結構化設計在道路橋梁設計中的應用原則

1.1 簡約化

簡約化原則主要是在道路橋梁的設計過程中，需要將結構進行盡可能地優化升級，在不影響道路橋梁整體質量的基礎上來開展相應的施工。用最簡單的結構來實現結構原理方面的傳遞，進而能夠確保整體的道路橋梁結構對外部的負荷和內部應力分散，從而能夠有效地確保橋梁整體的結構強度，并減少施工材料的使用。降低工程成本，保障施工企業的經濟效益。是道路橋梁設計的價值能夠得到充分的體現，并推動我國社會經濟的進一步發展[1]。

1.2 整體性

要求在對道路橋梁進行結構設計的過程中，使整體結構能夠充分地發揮優勢，并用最低的成本來實現重要的目標，突出道路橋梁結構的整體特點，為后續的施工工作順利開展奠定良好的基礎。另外，還需要設計人員能夠對道路橋梁設計工作充分關注，保持結構的穩定性，實現對整體結構的優化設計，從而能夠達到提升整體結構承受力的目的，在保障整體結構的施工質量以及穩定性的前提下節省道路橋梁施工的成本。

1.3 科學性

在具體的施工建設過程中，應當選擇合適的數據和參考指數來開展橋梁結構的設計，實現整體結構的科學配置，保證在后續道路橋梁的施工過程中不會產生質量方面的問題，這就要求設計人員能夠在具體的工作中對整體的結構進行保障，實現進一步的優化設計，使整體道路橋梁結構能夠達到最優化的效果，降低故障的產生概率，并為我國道路交通系統的建設和發展奠定良好的基礎，促進社會經濟的快速發展[2]。

1.4 連續性

隨著我國現代經濟的平穩發展，交通的承載量正在逐漸增加，在此基礎上開展道路橋梁建設工作具有較大的價值，同時橋梁的建設會對交通系統的發展產生直觀的影響。為了保障道路橋梁的整體性以及施工結果的穩定性，設計的過程中應當充分結合社會未來的發展構思，并結合道路橋梁的結構連續性要求，使所設計出的道路橋梁結構在實際中具有較大的受力面積，同時對其安全性產生良好的保障。

1.5 綜合性

工作人員在對道路橋梁結構進行不斷優化設計的過程中，應當進行全面、綜合性的考慮，結合建筑原材料和結構設計兩方面的內容來思考不同材料在不同位置的性能特點，并對著力結構進行優化，保證材料的合理利用。除此之外，還應當充分利用不同結構以及形狀的受力特點，使道路橋梁結構達到設計的目標，進而能夠完成對整體橋梁設計的要求，為人們的日常出行提供良好的保障[3]。

2 結構化設計在道路橋梁設計中的重要價值

實際上，采取結構化設計的主要目的是能夠對整體數據結構以及程序結構的設計過程進行細化以及評價。道路橋梁設計中合理應用結構化設計能夠從不同的角度來對橋梁模型進行設計，從而選擇出最佳的設計方案。與此同時，還能夠實現對設計過程中一些客觀因素的有效分析，保障客觀的處理結果，進而提高道路橋梁設計的整體使用安全性。傳統上，對于道路橋梁設計需要充分結合設計的經驗，編制初始設計的方案，其內容主要是包括橋梁的材料、結構、尺寸以及整體布置情況，充分結合橋梁結構和力學方面的特點，結合實際情況來對其進行不斷地修改和完善，促進橋梁實用價值的提升。傳統對橋梁進行設計的方式只能檢驗施工方案在實際中的可行性，難以滿足最優化設計的客觀需求，因此在現代道路橋梁設計中采取結構化設計具有十分重要的價值[4]。

作為一個典型的模塊化設計理念，采取結構化設計中的每一個模塊都是相對獨立的個體，具有自己獨特的功能。道路橋梁設計中要求采取結構化設計的方式，主要是包括概要設計以及詳細設計，通過結構圖來對整體的設計進行詳細的概述，不管是對于橋梁設計還是整體性的發展都具有十分重要的價值。

3 結構化設計在道路橋梁設計中的實踐應用

3.1 通過結構化設計對道路橋梁模型計算和分析

在結構化設計的應用中，道路橋梁設計主要是包括模型化結構、離散化結構以及簡化計算模型。具體來說，離散化結構就是將整體的道路橋梁結構進行劃分，使之產生多個相對更加獨立的結構，對這些結構進行受力分析，發現具體的施工以及設計方面都體現出一定的方便性特點，能夠更好地滿足施工設計人員的客觀需求[5]。

其次是模型化的結構，大多數道路橋梁在實際設計中需要對其進行力學分析，總結設計中的結構以及規律，從而能夠使相關人員在所設計的模型中更加方便地找出具體的矛盾，并對其進行深入分析，通過模型來將具體的形象進行展示，實現對于道路橋梁施工整體性的指導和優化。

之后是荷載和材料的簡化模型。通常在對道路橋梁結構進行設計的過程中，會假設所使用的材料具有理想的塑性及彈性，并且采取適當的參數對無限自由度荷載進行隨機模擬。其中，有效參數具有較強的概率特性。結構化設計的過程中，通過結合荷載和材料的計算，來實現更好的施工結構設計[6]。總體來說，在進行道路橋梁設計的過程中，選取計算模型應當充分考慮到各種實際情況，并始終保持謹慎小心的態度完成對橋梁受力情況的準確計算，最終制定出更加合理化的計算模型。

3.2 結構化設計在道路橋梁防水結構設計中的應用

在道路橋梁的設計中，對于防水方面的設計問題會直接對橋梁的使用壽命產生影響。如果防水設計工作沒有達到其客觀的效果，就會導致施工后的道路橋梁積水難以及時排出，使積水造成侵蝕，影響到道路的使用。具體來說，防水方面的設計要符合以下要求：保證路面混凝土的整體效果以及道路橋梁結構整體的延展性，除此之外還需要優化和完善排水管道方面的設計，并保障道路橋梁整體防水結構設計的有效性[7]。

3.3 結構化設計在道路橋梁混凝土施工中的應用

作為整體道路橋梁施工中一種特殊的材料，使用鋼筋混凝土應當重視其保護層厚度，從而有效地保障鋼筋混凝土對道路橋梁產生的作用。除此之外，道路橋梁的使用年限以及施工質量和混凝土的耐久性方面具有直接的聯系，一些施工單位為了眼前的利益和短期的經濟使用一些質量不合格的混凝土材料，這對整體的道路橋梁工程產生了嚴重地影響。實際中，應當充分考慮到混凝土的耐久性，防止在后續道路橋梁施工中產生混凝土開裂的情況，這就要求進行結構化設計的過程中，設計人員能夠充分考慮到整體結構配筋方面的設計，從而能夠減少道路橋梁混凝土開裂的情況[8]。

3.4 結構化設計在道路橋梁主梁設計中的應用

和傳統的整體式結構進行比較，裝配式簡支梁結構具有更加突出鮮明的特點，能夠對預制獨立構件進行吊裝和運輸，并在現場安裝。與此同時，設計過程中實現機械化和自動化的施工技術應用，以及完成相關的要求，不但能夠有效地提高施工人員的工作效率，還能夠節省施工材料，防止受到天氣影響。作為道路橋梁主要的承重部分，設計形式主要T型和箱型。其中被廣泛應用在應力混凝土結構中的主梁結構通常是箱型，在對主梁和結構的尺寸以及高度計算過程中，應當充分結合具體的計算方式，選擇合適的計算標準，嚴格控制道路橋梁應力的取值，計算過程中還需要結合一些不確定和不安全因素來進行考慮，綜合計算各方面的數值[9]。

3.5 結構化設計應用應當注意的內容

道路橋梁結構化設計的過程中，應當合理選擇橋梁的整體結構，重視更加簡便化和實用性的結構配置，使其充分體現到道路橋梁結構設計中，并對整體結構進行進一步的優化，從而能夠有效地降低道路橋梁結構的整體重量，完善道路橋梁結構的設計要求。目前，道路橋梁結構設計中會使用到豐富的原材料，同時具有較大的承載要求，因此應當選擇重量更輕的復合整體性結構。除此之外，隨著我國道路橋梁工程的規模以及數量不斷擴大，相關方面重視對道路橋梁的設計，施工中難度也有所提升。要保證道路橋梁整體結構的連續性，就需要采取結構化設計，有效地保證橋梁的設計效果符合交通方面的需求，提高結構化設計的穩定性以及使用的安全性，另外還能夠有效地優化橋梁的結構，并幫助相關部門節省橋梁建設中所使用的材料。除此之外，還要重視橋梁材料和整體結構之間的整合，對材料進行分類，如果結構的受力比較大，就應當思考更合適的材料和形狀，充分體現出力的作用[10]。還要求對不同的設計方案進行深入的對比和分析，從而在橋梁結構化設計的過程中產生更好的選擇。

4 結語

總體來說，在我國現代經濟水平的不斷提高過程中，對于交通運輸行業的要求也越來越高。道路橋梁施工規模的不斷擴大，要求施工單位能夠在施工過程中積極地對設計方法進行創新，合理運用多樣化的結構設計方式，來有效地保障道路橋梁的施工質量，進而提高整體道路橋梁的安全性和經濟性，促進我國道路橋梁建設水平的進一步提升，推動建設行業的穩定發展。

[1]陳博.道路橋梁設計中結構化設計的應用研究[J].交通世界,2020,24:77-78.

[2]吳朝林.道路橋梁設計中結構化設計的應用研究[J].居舍,2020,06:95.

[3]王炳輝.道路橋梁設計中結構化設計的應用研究[J].四川水泥,2020,02:42.

[4]姬宇軒.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].城市建筑,2020,1705:179-180.

[5]萬夢.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].四川水泥,2020,04:318.

[6]張光遠.研究結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].城市建筑,2020,1712:189-190.

[7]胡師杰.結構化設計在道路橋梁設計的應用分析[J].四川水泥,2020,05:68.

[8]譚春騰.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].科技創新導報,2020,1711:15+17.

[9]李丹.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].住宅與房地產,2020,18:94.

[10]謝楊,楊繼文,龔成.道路橋梁設計中結構化設計的具體應用探討[J].建材與裝飾,2020,20:278+281.

魏文財（1987- ），男，漢族，碩士 ，工程師 ，長期從事橋梁工程勘察、設計、科研工作 。

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1007-6344（2021）01-0240-02