结构化设计在道路桥梁设计中的应用

南 昕 容

(临汾市建筑勘察设计院,山西 临汾　041000)



结构化设计在道路桥梁设计中的应用

南 昕 容

(临汾市建筑勘察设计院,山西 临汾041000)

介绍了结构化设计在道路桥梁设计中的应用原则，从混凝土工程与防水结构设计两方面，阐述了结构化设计在道路桥梁中的应用技术，并探讨了结构化设计的优化措施，从而确保工程的质量。

道路，桥梁，结构化设计，混凝土工程

道路桥梁的健康、耐久、安全不仅体现出设计人员的智慧与审美，还表明桥梁是否值得人们回味、能否经得住时间的考验。因此，在道路桥梁设计中要坚持因地制宜，积极引进先进的技术及设备、施工工艺，通过最恰当的结构化设计应用尽可能减少各方面因素对桥梁产生的不利影响，延长道路桥梁使用寿命。

1　在道路桥梁设计中应用结构化设计的原则

如今，结构化设计在道路桥梁设计中的应用日益广泛，它主要是把道路桥梁设计分成功能单一且相互独立的模块结构，并依据设计道路桥梁的要求做好概要设计工作与详细设计工作[1]。在应用结构化设计时需遵循几项原则：

1)预设截面范畴的形式、刚度配有模式等均要把适宜性特点凸显出来，选择一条最优的路径最大限度减轻道路桥梁构架的重量；对原有的位移状态和既有的内力布设需进行妥善的调和，固有的原料刚度搭配也必须与预设规则相符。

2)受力传递路径要具备便捷性的特点，因为只有便捷路径的合理预设才能使支撑架构的反向受力超外侧达到平衡，从而减轻结构固有的自重，为各时段施工提供便利，同时能节省很多原料。

3)结构化设计应具备接续性的特点，如果能把桥体的衔接部分划归成一个整体，传递荷载的特有路径就能愈加简易，同时还能拓展整体结构的受力范畴，减小运送内力，在节省建构材料的基础上降低工程造价。

4)在结构化设计过程中要充分考虑搭配多层级原料，明辨受力架构的组合方式，因为几何特性、受力属性等要通过架构来表征，与所选原料特性有很大关联，这种态势最优的组合能有效减轻结构的整体重力。

5)主体配件的特有受力属性需要明辨，以便发掘潜藏的荷载能力。换言之，拟定好的桥体结构应在特有场地状态下进行设定，如果架构复杂，总的结构化设计需侧重对特有受力杆的设定，并通过改变初始设计方式来限制杆体数目，创设最佳的综合态势应用。

2　结构化设计在道路桥梁中的实践应用

2.1应用于混凝土工程设计

1)增加钢筋保护层厚度。在道路桥梁施工过程中，钢筋混凝土是最常见的材料，它由钢筋材料与混凝土共同组成[2]。尽管这种复合型材料有机结合了钢筋材料、混凝土的应用优势，但在结构化设计应用中，钢筋在外界环境因素的作用下极易腐蚀，为确保其耐久性，一般会在钢筋混凝土的表面设置一个保护层。因此，在道路桥梁的结构化设计中要慎重考虑实际情况，如果条件允许，要合理增加钢筋保护层的厚度，有效延长桥梁使用寿命。

2)满足构造配筋的要求。道路桥梁混凝土结构病害会通过裂缝直接反映出来，裂缝会加大混凝土的渗透性，逐渐增强水对道路桥梁的侵蚀破坏作用。因此，控制并预防混凝土出现裂缝对增强其耐久性至关重要，而该类裂缝的控制与预防不仅要严格依据规范要求有效控制桥梁在正常使用极限状态之下的工作裂缝，采取行之有效的构造措施更为关键，即结构化设计的实践应用务必要满足构造配筋的要求，从而防止道路桥梁工程在混凝土施工及使用环节产生大量非工作裂缝。

3)适应混凝土的耐久性。混凝土的耐久性与道路桥梁施工质量、使用寿命有直接关联，但在施工实践中，大多数施工单位都注重追求最大化的利益，时常产生偷工减料的问题，甚至会忽视道路桥梁结构化设计的整体布局[3]。所以在应用结构化设计时必须保证混凝土的耐久性，做好配比与拌合，为控制混凝土工程施工质量提供保障。

2.2应用于防水结构设计

在正式投入使用之后，道路桥梁项目会受到外界因素的诸多影响，尤其是路面排水，它会直接影响桥梁结构的耐久性、稳定性，所以在应用结构化设计时必须强调防水结构设计，科学布置防水层，并选用密实性好的混凝土，添加钢筋网、水泥基渗透结晶材料或复合纤维混凝土，在防治混凝土开裂的同时提高桥梁结构防水效果。在设计道路桥梁的防水层结构时需注意几个问题：1)增强桥梁的粘结性，选择优质沥青材料，确保其不起皮、不脱落；2)一体化铺装桥梁路面与混凝土；3)优化设计泄水管道，尤其要注意科学安装泄水管，避免泄水管漏水；4)增加桥梁结构防水层的抗拉强度与延展性。

3　道路桥梁结构化设计的优化

3.1有效增强桥梁结构的抗震性能

部分道路桥梁会在地震多发区域使用，而地震会严重破坏桥梁，由于在应用结构化设计时已经对动荷载作用进行了考虑，因而在巩固动荷载时还要增强桥梁结构的抗震性能，综合考虑抗震性能与动荷载。要想增强道路桥梁结构的抗震性能，就必须确保桥梁施工质量，充分考虑每一个环节：1)不仅要完善操作工艺，还要增加材料在结构内部的整体连续性；2)强化道路桥梁支座的锚固，增强结构与墩台之间的连接强度；3)适当增加配筋，使结构的延性更强；4)强化桥梁结构的不良土层，如有必要还需及时替换；5)采取结构构造措施处理道路桥梁结构薄弱的地方。增强桥梁结构的抗震性能不但能加强桥梁抵抗动荷载的能力，还能在发生地震时充分发挥防护作用。

3.2重视解决桥梁的疲劳损伤问题

由于工作场所及用途的差异，桥梁结构主要承受风荷载、车辆荷载，这些都是动荷载，它会使道路桥梁结构的内部产生循环应力，从而导致结构在循环振动中持续积累疲劳损伤[4]。在各方面因素的影响下，桥梁结构施工很难做到内部材料的连续与均匀，其中潜藏了很多细微的缺陷，它们会在动荷载的往复作用下持续发展成大损伤，当积累到一定程度就会出现肉眼可见裂纹，而裂纹的出现极可能在今后某个时间突发灾难性的结构脆性断裂，带来严重后果。所以为预防发生灾难，在应用结构化设计时就要做好防治桥梁结构疲劳损伤的工作，做到防患于未然。

3.3处理道路桥梁结构的细节问题

此处的细节问题具体是指道路桥梁结构斜腹杆的混凝土在拉力作用下出现开裂问题，泥岩地基问题以及桥墩抗推问题。一般情况下是选择局部预应力方法把混凝土在拉力影响下出现的开裂问题解决掉，在斜腹杆里置入冷拉级预应力钢筋，并基于拱片预制成型进行张拉锚固，在减轻斜腹杆拉应力的同时降低混凝土大宽度裂缝带来的危害；面对泥岩地基问题，通常是选择岩面防水封闭技术，当依据标准完成地基工程施工之后，应平整整个泥岩地基的基底，并在地基上面浇筑一层防水混凝土，避免地基表层出现膨化现象；对于道路桥梁桥墩的抗推问题，通常是在墩顶加设水平拉杆，确保桥墩基底应力与国家相关规范及标准相符，尽可能提高整个道路桥梁结构的稳定抗滑性能。

4　结语

最近几年，国内基础建设事业持续发展，作为交通运输业核心的道路桥梁要想在建设上取得巨大进步，就必须做好结构化设计，为顺利施工提供可靠的保障。而在道路桥梁设计中应用结构化设计不仅能确保工程质量，还能确保工程的经济性、安全性，优化应用结构化设计有很大的使用价值及广阔的市场前景，需在日常工作中继续深入研究并加强实践。

[1]俞娟，杨俊宁.桥梁结构设计的确定和优化探讨[J].珠江水运，2014(24)：48-49.

[2]赵运输.公路桥梁设计中结构化方法设计应用[J].江西建材，2015(16)：143-144.

[3]陈建华.连续钢构桥梁的结构设计及施工探究[J].中国新技术新产品，2016(6)：117.

[4]陈明.基于施工角度的桥梁结构优化设计分析[J].科技创新与应用，2015(17)：223-224.

Application of structural design in road bridge design

Nan Xinrong

(LinfenBuildingSurvey&DesignInstitute,Linfen041000,China)

The thesis introduces the application principles of structural design in road bridge design. Starting from two aspects of concrete engineering and waterproofing structure design, it describes the application technologies of structural design in road bridge, and explores structural design optimizing measures, so as to guarantee the engineering quality.

road, bridge, structural design, concrete engineering

1009-6825(2016)23-0184-02

2016-06-07

南昕容(1974- )，女

U442.5

A