結(jié)構(gòu)化設(shè)計在路橋設(shè)計中的應(yīng)用

李鐵鵬

（邵陽市交通建設(shè)規(guī)劃中心，湖南 邵陽 422099）

公路橋梁工程是當(dāng)前我國社會發(fā)展的一項重要工程，需要加大建設(shè)力度，確保它能為社會發(fā)展提供更有力的支持，做好道路橋梁建設(shè)工作也是十分必要的[1-2]。對于市政工程而言，在進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，首先要考慮如何提升道路橋梁的穩(wěn)固性，確保道路橋梁的質(zhì)量提升。因此，對于道路橋梁設(shè)計方案的制定，設(shè)計人員需要隊現(xiàn)場環(huán)境做好調(diào)查，與此同時，也要結(jié)合道路橋梁的施工方案，設(shè)計人員要確保所設(shè)計的結(jié)構(gòu)方案在一定程度上可以維護(hù)道路橋梁施工人員的安全，也要確保道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計可以符合監(jiān)理部門的檢測，嚴(yán)格遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，為提升道路橋梁的穩(wěn)固性做出基礎(chǔ)工作[3]。

一、路橋設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計的基本原則

（一）簡約化原則

在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于其設(shè)計較為煩瑣，導(dǎo)致路橋工程建設(shè)施工難度增加。而通過應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計，可以有效簡化路橋工程的結(jié)構(gòu)，提升空間布局的合理性，因此，在結(jié)構(gòu)化設(shè)計過程中，應(yīng)遵循簡化原則，在簡化路橋結(jié)構(gòu)的同時，有效控制施工成本，提高路橋工程建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益[4]。

（二）科學(xué)性原則

在對該工程展開研究的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，該工程設(shè)計人員在進(jìn)行高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計時所遵循的原則較多，其中確保結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)性則是原則一致，對于在道路橋梁結(jié)構(gòu)中運(yùn)用結(jié)合設(shè)計方法，保障其科學(xué)性十分重要，這主要是受道路橋工程的施工環(huán)境的影響，該工程施工范圍較大，施工過程中涉及的施工條件較多，所以，施工程序存在一定的復(fù)雜性，如果設(shè)計人員沒有做好對施工現(xiàn)場環(huán)境的全面勘察和了解，則很難做好對結(jié)構(gòu)設(shè)計的把握，并且也無法選擇合理的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法[5]。因此，設(shè)計人員需要根據(jù)道路橋梁真實(shí)情況，研究道路橋梁的施工特征，有方向地進(jìn)行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法的選擇，并根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)，做好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置，這樣才可以避免不良施工因素對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生影響，而這也充分說明，尊重科學(xué)性的原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性。

（三）整體性原則

設(shè)計人員應(yīng)充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)化設(shè)計的優(yōu)勢和特點(diǎn)，加強(qiáng)對路橋工程設(shè)計中關(guān)鍵部位的控制，從而使路橋工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。另外，應(yīng)積極采用信息化技術(shù)加強(qiáng)各專業(yè)設(shè)計人員之間的溝通，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，使項目整體的設(shè)計更加合理，減少設(shè)計變更。

二、路橋結(jié)構(gòu)化設(shè)計的策略

（一）地基和路基的設(shè)計

通常而言，橋臺結(jié)構(gòu)利用混凝土材料制作而成，結(jié)構(gòu)剛度大，路基剛度小，所以設(shè)計地基、路基等結(jié)構(gòu)時，如果不能對橋臺、路基存在的剛度差異進(jìn)行妥善處理，就有可能出現(xiàn)路面沉降問題，會導(dǎo)致橋頭跳車這一現(xiàn)象的發(fā)生。因此，設(shè)計階段應(yīng)該按照科學(xué)方法，盡量控制橋臺、路基存在的剛度差異，保證過渡段路基和路面在施工過程的質(zhì)量。具體而言，設(shè)計階段可使用增強(qiáng)過渡段強(qiáng)度的方法指導(dǎo)施工。在路堤、橋臺二者中間設(shè)置寬度50m漸變帶，并在其中填充級配材料，為過渡段強(qiáng)度提供保障。與此同時，還可填筑引道處位置路基，如果路堤屬于合成加筋材料，應(yīng)該采取有效措施提高其承載能力，在過渡段的路基處及時填土，保證路堤基礎(chǔ)承載力，以免其使用過程出現(xiàn)沉降。除此之外，還需注意道路橋梁工程若屬于高等級路面，應(yīng)該確保路橋過渡段沉降量處于5cm內(nèi)，控制坡度差低于0.4%，若超出此指標(biāo)，就會為施工質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響。

（二）防水設(shè)計

對于道路橋梁防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計人員必須要增強(qiáng)防水結(jié)構(gòu)設(shè)計，這主要是因為在施工的過程中經(jīng)常會遇到雨季，如果道路橋梁的防水性能較差，則會影響橋梁施工的進(jìn)程，從而延誤施工時間，這樣不僅會造成工程質(zhì)量下降，并且也會給市政單位帶來經(jīng)濟(jì)損失的困擾[6]。因此，要能做好防水結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于道路橋梁防水結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計人員可以將其分為兩個方面，一方面是防水工程，另一方是排水工程，對于防水工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)做好預(yù)防水澇工作為主，排水工程則應(yīng)注重如何解決水澇問題，這樣在雨季時市政單位在預(yù)防的基礎(chǔ)上，規(guī)范的施工建設(shè)道路橋梁工程，而在暴雨季節(jié)時也可以及時解決水澇災(zāi)害。否則一旦道路橋梁被水澇侵蝕，道路橋梁的結(jié)構(gòu)則會缺失穩(wěn)固性，進(jìn)而存在安全隱患。所以，設(shè)計人員在進(jìn)行防水結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，則應(yīng)優(yōu)化防水設(shè)計方法，嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)圖紙合理地進(jìn)行道路橋梁防水結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定防水結(jié)構(gòu)設(shè)計的模塊結(jié)構(gòu)圖，讓結(jié)模塊結(jié)構(gòu)圖的深度和寬度都符合要求。

（三）搭板設(shè)計

根據(jù)路橋項目的施工經(jīng)驗，能夠看出搭板設(shè)計的合理性也能對于過渡段的沉降問題進(jìn)行控制，具體可從如下幾方面入手：第一，如果路橋在設(shè)計使用有效期限之內(nèi)，發(fā)生道路沉降，進(jìn)而出現(xiàn)縱坡現(xiàn)象，則需利用過渡搭板，保證其傾斜角處于1/300～1/200的范圍之內(nèi)，及時設(shè)計搭板，能夠控制縱坡問題的不斷擴(kuò)大；第二，對于搭板長度合理設(shè)計，保證長度能夠到臺背的另一側(cè)，讓土體能夠被均勻壓實(shí)，和臺背缺口相互融合，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；第三，根據(jù)臺板彈性、受力程度等對于地基長度合理計算。比如，若路橋過渡段總長度為100cm，那么搭板長度應(yīng)該處于100～120cm之間；第四，搭板強(qiáng)度的設(shè)計方面，應(yīng)該將搭板、填土二者之間存在的“脫空”現(xiàn)象考慮其中，結(jié)合實(shí)際完成設(shè)計。比如，對于楔形柔相板的進(jìn)項設(shè)計，應(yīng)該在過渡段增設(shè)加固區(qū)，在橋臺上設(shè)置一段柔性結(jié)構(gòu)，最后將另一端和路基結(jié)構(gòu)連接，保證橋臺、路基二者之間過渡良好，控制路面發(fā)生沉降問題，為路橋過渡段施工質(zhì)量的保證奠定良好基礎(chǔ)。

（四）合理確定路橋工程的車輛荷載等級標(biāo)準(zhǔn)

由于路橋工程通常是永久性建筑，在設(shè)計過程中，必須考慮其使用壽命與服務(wù)性能，因此，路橋工程的結(jié)構(gòu)化設(shè)計中，荷載計算對整體工程項目的設(shè)計質(zhì)量會產(chǎn)生重要影響，設(shè)計人員必須重視荷載計算。路橋工程的受力結(jié)構(gòu)主要承受自重以及車輛荷載。因此，在正式設(shè)計之前，需要收集該路橋工程的規(guī)劃資料，根據(jù)交通量分析未來該地區(qū)的交通發(fā)展情況與車輛通行情況，綜合考慮結(jié)構(gòu)承載能力的極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)、工程疲勞損傷等工況，確定工程項目的車輛荷載等級標(biāo)準(zhǔn)[7]。

三、結(jié)論

總之，在將結(jié)構(gòu)設(shè)計方法融入道橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，市政單位必須要增強(qiáng)對設(shè)計人員的指導(dǎo)，提升其專業(yè)設(shè)計能力和職責(zé)素養(yǎng)，讓對自身的工作負(fù)責(zé)，促使其主動對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行勘察，結(jié)合實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，并加強(qiáng)對設(shè)計人員的監(jiān)管。其次，還對結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙和方案進(jìn)行詳細(xì)反復(fù)的考察，不斷的優(yōu)化組合設(shè)計方法，這樣才可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計在道路橋梁中發(fā)揮較好的穩(wěn)固性作用。市政單位必須要確定道路橋梁每個環(huán)節(jié)的設(shè)計要點(diǎn)都能具有較高的穩(wěn)定性，這樣則可以讓道路橋梁整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性增強(qiáng)，所以，對于施工過程也要做好相關(guān)的質(zhì)量管理，這樣才可以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計能得到被運(yùn)用到實(shí)際情況中，提升道路橋梁的質(zhì)量。