道路橋梁設計中對于結構化設計的運用分析

劉望春 楊瑞

中建鐵路投資建設集團有限公司設計研究院 湖北 武漢 430000

引言

我國在路橋建設方面起步較晚，但是發展速度較快，目前的橋梁設計與建造水平已經位居世界前列，港珠澳大橋、杭州灣跨海大橋等超大型的橋梁技術已經被我們攻克。在諸多的橋梁技術中，結構化的設計技術也被廣泛應用，它是把整個的橋梁結構劃分為更具體模塊，實現了模塊化的組合，從而提升了道路橋梁的施工效率和質量。

1 結構化設計在路橋設計中的重要價值

在以往的路橋設計中，設計方案的制定往往多依照路橋項目的建設方的技術規范要求以及工程設計人員的設計經驗開展，模型的計算與設計的精細化程度不高。在橋梁的實用性、可靠性、經濟性方面要做好相關的論證和評估。對力學性能要做好測算，并開展可行性測試，同時在模擬相關的數據后，在施工現場進行工程方案的對照試驗，對方案的可行性做充分的核驗，并結合實際的性能表現再對方案做相關的調整和完善。在傳統方式下，設計人員重點在于橋梁框架結構和承載力度上，對于路橋整體結構的耐久度和承載力考慮不充分，盡管是確保了現有條件下的工程質量，但是仍舊不是最優的設計結構。在目前建設單位對橋梁的耐久實用性要求不斷提升，路橋技術持續進步的狀況下，結構化設計應用到路橋設計中的價值也在逐步地凸顯。該方案是給路橋的整體結構“切塊”，切的標準通常是以功能和結構兩方面做參考，各模塊間相互獨立，功能一致，結合路橋結構的特點做詳細的結構繪制，該手段的應用有效地促進了施工方案的進一步優化，加速了工程建設進度，降低了材料、工藝方面的成本耗費，提升工程項目的經濟效益，也促進了工程質量的進一步提升。

2 結構化設計在路橋工程設計中堅持的原則

一是連貫性原則。路橋工程的質量集中表現在結構的穩定和耐久度上，要確保結構化設計應用后，橋梁的結構總體平穩，同時可以保持較長的使用年限，這就要求橋梁的總體結構的受力面積足夠大，路面的傳輸距離應當盡量縮短，一方面是有利于方便施工；另一方面也會減少建材的使用，同時促進結構的完整統一，連貫一致。二是統一性原則。盡管結構化設計是把整體結構分成了不同的模塊，但是也要統籌的考慮問題，應當確保各結構的力學性能是相互配合支撐，在路橋結構的關鍵節點，其承載力應當全面達標。同時要結合工程材料的力學特性和化學特性，并對結構的有關位置的受力特征進行全面的分析，從而對結構的設計方案進行調整優化。以確保路橋結構與工程施工的實際環境要求相符，保證其安全性和可靠性。三是科學性原則，對于結構設計來說，施工現場情況要進行全面科學的了解，掌握最詳盡和準確的資料，對于結構件的布局要與整體結構的受力情況相適應，在調整結構件時，應當以保證路橋總體的穩定性為前提，在內部體系的設計上不斷地完善，盡量減少路橋設計中的問題障礙[1]。

3 結構化設計在道路橋梁設計中的具體技術應用

3.1 在防水結構設計中的運用

路橋的材料使用年限和結構的總體穩定性與工程的防水防滲能力息息相關。如果防水性能不達標，路面橋面和橋下的多余積水沒有辦法快速排出時，很多的雨水、河水會摻雜很多金屬礦物質，這些物質會改變水體的化學性質，對鋼筋混凝土為主的路橋橋面路面結構和基礎結構產生較大的腐蝕作用，會造成路面凹陷、路基下沉等工程問題，嚴重的威脅到了車輛的正常通行，甚至破壞了路橋總體結構，導致安全事故發生。所以結構化設計時，要重點對工程防水功能加以重點考慮，首先是防水材料的選定上，要確保質量性能符合相關的行業施工標準，以此來應對大量積水覆蓋在路橋表面的情況，在鋼混結構的路基和梁柱上，可以強化鋼筋結構，加大鋼筋的使用量，以此確保混凝土不會因大量長時間的水質侵襲而產生質量下降問題。防水設計中的結構化設計要圍繞這三個要求開展。一是路面和混凝土應當作為整體，二者要做好黏合，可以抵抗一定的外力破壞而產生的掉落脫落情況。二是防水結構要有一定的可擴充性和延展性，在外力作用下形變能力較好，不容易開裂、斷裂。三是排水排污管道要科學合理，高度、容量、分布都要能保證在正常天氣下的雨水分流疏導能力，減少雨水堆積對造成的破壞[2]。

3.2 在增加鋼筋保護層設計中的運用

鋼筋混凝土是路橋施工中用量最大的工程原材料之一，而它的兩種主要組成材料，鋼筋與水泥砂石都同時具有一定的優缺點，鋼混結構是利用了二者的優點，但是在缺點的控制上，還要依靠結構化設計的理念來實現。對于鋼筋而言，它的化學活躍度高，容易被氧化腐蝕，所以通常要在其表面涂上一層防腐層，確保它的使用時長。在保護層等的厚度設計上也不是越厚越好，應當結合工程成本造價，路橋結構的承載力等綜合因素，來合理確定保護層厚度，提升路橋的使用年限[3]。

3.3 在增強混凝土的耐久能力的運用

結構化設計時要全面分析施工作業過程對路橋結構性能的作用，在耐久性的考量上，要重點關注材料的耐久性，選用性能良好，質量達標的建筑材料，特別是混凝土材料的耐久性上，通過合理的設置配合比與拌和速率時長，確定其最大的水灰比，因此來控制好其最低強度，從而促進抗壓能力和耐久度提升[4]。

4 結束語

結構化設計并不是一成不變的，應當要結合不同的工程項目建設技術要求，充分的對工程環境進一步的勘察和測量，實事求是的對方案進行對照核驗，切實的改進與現實情況不相符的結構化設計方案，從而提升路橋的總體質量，助推橋梁工程事業朝著更高水平不斷發展。