道路橋梁結構化設計的實踐研究

王必濤

（江蘇方洋集團有限公司，江蘇 連云港222000）

0 引言

道路橋梁結構自身有復雜性、綜合性的特點，因此在結構設計時就需要考慮多方面因素。如不結合施工現場實際情況對這些因素進行針對性改進，就很容易導致道路橋梁存在安全質量隱患。為了保證道路橋梁設計有明顯的優勢，結構化設計是非常重要的方向，既能夠提高道路橋梁的建設效益以及應用性能，還能夠保障道路橋梁設計有高安全性、高精準性、高實用性，促使工程建設取得良好效果，提高整體設計工作的可靠性。從道路橋梁設計的重要指標出發，對設計結構、原則進行詳細說明，保障結構化設計在道路橋梁設計中有充足的實踐標準。

1 結構化設計在道路橋梁設計中的優勢

1.1 結構化設計的內涵

在結構化設計的內涵中，結構化設計對已收集到的數據標準折射成流圖，在道路橋梁設計工作中實現分離，保證彼此功能獨立，形成有效的管理架構。同時，道路橋梁自身要求具有高設計標準，要針對具體情況實現細致設計。在道路工程融合階段，要以實際施工方案為原則，對已有的設計圖紙進行優化，保障最終設計的效果滿足工程需要。在設計中融合實踐經驗以及項目工程的具體參數，在結構布置、材料選擇、結構尺寸中了解各項目的可行性，保障設計水準不斷提升。對于一些較為復雜的道路，橋梁通過結構化的設計方法，能夠產生良好的設計優勢。

1.2 結構化設計的優勢

結構化設計能夠在道路橋梁施工中起到獨特的優勢，結構化設計可以對道路結構的各組成部分展開優化，結合一種有效的設計方法，能夠分解道路橋梁的整體結構。通過建模的方式，對其進行重新整合，保障道路橋梁結構更加合理。在設計中，分析不同板塊之間的細節性問題，并采用極佳的方式解決結構不良現象，彌補傳統設計中的缺陷。同時，道路橋梁結構整體邁向最優方向發展。結構化的設計能夠發揮實用性、科學性的作用，使現代橋梁設計工作發展能夠呈現出精準性趨勢，適應未來道路交通事業的發展需求。

2 結構化設計在道路橋梁設計中的原則

結構化設計在道路橋梁設計中有以下四項基本原則：

第一，連續性原則。道路橋梁施工是一個宏觀的施工概念，注重連續性。因此，結構化設計必須遵循這一原理。通過工程架構以及人員配比、資金需求等環節，使道路橋梁的各施工體系都可以相互連接，保障橋梁具有正規的承載力。在其使用效果以及自然生命周期中，考慮荷載力以及其他因素影響，減少施工成本，保障最終的經濟效益。

第二，綜合性原則。綜合性原則要考慮各施工因素，并保障道路橋梁的技術合理。道路橋梁建設所需要的材料不同，在設計時需要就已有的材料以及最終道路橋梁的結構實現考量，分析二者是否吻合，且道路橋梁的結構較為復雜，其承載的最終作用也各不相同。因此，在進行結構化設計時就要遵循綜合性原則，選擇配比材料，滿足道路橋梁的承載要求。

第三，整體性原則。在結構化設計上，要滿足整體結構的需求，提高橋梁的最終承載力。在荷載數值作用的分析下，設定不同標準值。通過建模，考慮道路橋梁是否具備正常使用性能，在不影響工程效果的前提下，對已有的風險進行規避，保障工程質量。

第四，科學性原則。在進行道路橋梁結構優化設計時，要選擇科學、有效的道路橋梁結構標準。對結構、形式、尺寸等進行考慮，落實科學設計的原則。在保障結構安全性的前提下，優化橋梁結構，盡可能降低橋梁結構自重產生的影響。

3 結構化設計模型搭建

3.1 數據值確定

結構化設計模型搭建可以對工程實際情況實現模擬，同時將已收集到的數據以可視化的角度展示，方便施工人員了解何種設計架構對道路橋梁會產生優化，何種設計方法會導致道路橋梁失去自身的承載優勢。在求解極值中，需要將約束不等式轉換為等式，隨后對目標函數中的變量進行消除。通過設置函數指標，以變量“H”為例。所有其他的常數均能求得最小值或最大值，完成結構比例的設定。此外，數據值還需要通過網絡搜索進行建設。作為一種最直觀的方法，網絡搜索可以對固定區域內的結構化方案設置網格點，如網格點A——網格點“A1”；網格點B——網格點“B1”。每一種大網格點代表一種設計方案，在搜索時按照特定規律，找出最佳的網格點。在道路橋梁設計中，可以分析一個固定的變量。隨后，由小至大，對其他變量進行逐一核算。在驗證過程中，保障每個網格點都能夠滿足已有的約束條件，選出可行的目標函數，求得最優值。

3.2 已知模型的搭建

搭建模型化結構，在道路橋梁的設計中，利用物理學原理，對道路橋梁的各關鍵環節規律變化實現分析。結構化設計的關鍵指標，在于對設計中已有的矛盾實現精準分析，達成數據化的處理方案，可以保障整體的設計更具針對性，方便道路橋梁結構化設計工作的可行性。在材料以及荷載力中，對使用材料進行假設，保障材料具有理想的彈性以及塑性。同時，通過有限參數值，對荷載以及自由度進行模擬。有限參數既可以為解析式參數，也可以為概率性式參數。通過結構化設計的原理，對施工前的結構分析有明顯幫助。

例如，某道路橋梁施工要考慮路面滲水，排除防滲漏等要求。為解決此類問題，在模型建設時就要考慮防水層的設計數據，并保證最終設計的防水層有優良的排水作用。在通常情況下，要選擇密閉性最高的混凝土，并加入鋼筋網。鋼筋網的存在，會對混凝土提供額外的承載力，避免混凝土在使用中出現裂痕。同時，混凝土的材料還可以選擇復合纖維混凝土。配比結晶材料，在力學模型設計中，就要考慮設計長項。如黏結性長項，將黏結性長項數據輸入模型，經試運行后，分析是否會出現數據力學改變的問題。此外，還包含綜合結構數據，如抗拉強度、抗剪性、延伸性以及排水管道設計，分析這些數據值對于橋梁整體結構的影響。

3.3 細節化模型設計

在細節化模型的建設中，通過離散化結構設計，細化道路橋梁的整體結構。例如，將結構由無線自由度轉變為有限自由度，進而分析整體的結構受力情況，了解道路橋梁的精準性以及簡化效果。在結構分析上，從力學角度出發，結合受力原理，分析道路橋的內在規律。在此過程中，正確掌握矛盾點，以實現結構的預處理，該設計能夠對結構處理效率起到改進效果。

例如，在材料以及荷載結構的優化設計中，以收集到的數據為核心結合實踐方案。通過簡化結構設計標準，以提高最終的施工效率。需要注意的是，該方法與實際情況必須保持一致，且選擇的計算模型要以科學性、合理性為核心。計算方法可以選擇圖解法以及同態設計法，例如在圖解法中，了解計算原理，將任意兩個計算變量作為橫縱標準。考慮坐標值，如將a區域以坐標系分布，就可以精準得出a區各數據標準，了解含量，繼而繪制出目標函數等值線。此外，對已知切點實現目標函數的統計，了解二維結構。而在同態設計法中，與函數極值法相同，均是將函數不等式作為參考標準，實現縮小設計空間的方向，進而提高最終的計算效率。雖然最終得出的數據值無法與原值比較，但對于簡化結構的設計解法有較高的便捷性，因此應用頻率較高。

4 結構化設計在道路橋梁設計中的實踐路徑

4.1 防水結構

結構化設計在道路橋梁施工體系中，需要考慮防水結構的應用標準。例如，道路橋梁結合檢測指標，分析影響道路橋梁使用壽命的最終因素。經數據值比對，涉及因素最多的為水分因素。如水分過多，就會導致橋梁主體結構受水分影響，使關鍵構件穩定性失衡，干擾道路橋梁的最終使用耐久度以及承載力。因此，必要的防水結構非常重要。設置防水層，選擇密閉性極佳的混凝土材料；還可以配比結晶材料，經過鋪設可以有效提高橋梁結構的防水性能。但在實際施工中，還需要注意橋梁結構瀝青材料質量，保障材料能夠產生優勢，提高橋梁結構的整體連接性。道路橋梁結構在施工中，還需要設置排水管道，減少管道漏水現象。對于特殊的氣候，如暴雪、暴雨等，要考慮其水分若沒有及時排出，將會對道路橋梁表面產生破壞。管道的設計要以道路橋梁的最終水分承載極限為原則，均衡分配。

4.2 混凝土結構

對已有的混凝土結構著重優化，混凝土結構是道路橋梁施工的重要環節，積極完成結構化設計標準，產生良好的施工效果。提升道路橋梁工程的實際施工質量，可以發揮其高強度穩定性、可靠性。對于結構化設計的應用，最重要的便是混凝土比例的控制。從橋梁建設的實際需求出發，混凝土材料要開展試驗工作，得出最佳的分配比例。同時，還需要注意混凝土攪拌以及混凝土水分配比，提供合理的混凝土使用條件。盡可能減少混凝土水分過多導致鋼筋腐蝕的問題，經混凝土施工后所有鋼筋需要在混凝土內部隔絕空氣。通過構造鋼筋的科學性以及合理效果，減少道路橋梁在后續使用中出現的裂縫問題。結構化設計在道路橋梁的架構中能夠產生實踐優勢，且在道路橋梁工程穩定性、可靠性中，保障所有混凝土結構的設置能夠順利完成，并取得理想的結構化方向，在道路橋梁設計工作中發揮積極作用。

4.3 應用實例分析——以立交橋工程為例

在道路橋梁設計中，應用實踐案例，以客觀角度分析。立交橋工程項目在施工時，需要利用結構化的優勢，保障橋梁的搭頭科學、精準。考慮埋深方面的影響因素，遵循相關規定，對立交橋的埋設深度以及搭板厚度、寬度等進行科學配比。使橋頭搭板設計符合建設要求，對已有的技術進行改良。例如，利用信息化手段完成結構化設計，保證設計流程簡化。就厚度、寬度的結構值能夠準確計算，防止道路墻結構在設置中出現不吻合的問題，埋藏潛在隱患。由此可見，在立交橋工程結構化設計中，關注重點為橋頭搭板寬度、厚度以及長度，三者調整必須實現平衡。考慮計算以及調整作業的合理性，在橋頭搭板結構設計上，要根據結構化設計的原則以及當地的水文地質條件、客觀條件等進行分析。

5 結語

綜上所述，道路橋梁在社會建設中發揮著重要作用。因此，道路橋梁的設計考慮施工質量以及施工安全性，要結合實際地質情況完成分析。本文對設計模型確定其數據采集標準，確保所有的網格點都能滿足要求，選出目標函數。對已知模型實現搭建，考慮不同的設計原則，如將其黏結性長項輸入模型后，分析是否會出現數據運行問題。如果該問題出現，就要改進數據力學的參數指標，保證抗剪性、延伸性能夠滿足要求。在未來結構化設計中，要進一步發揮道路橋梁設計獨特的應用優勢，保障整體施工范圍滿足工程要求。