结构化设计在路桥设计中的应用分析

陈元华 卢 森

（1.身份证号码：3607321989****331X；2.身份证号码：3607021992****1330）

0 引言

作为国家的一项基础项目，路桥的建设不仅可以方便人们的生活，对于提升我国的综合经济水平，改善城乡交通条件也同样有着非常重要的意义。因此在路桥项目的设计上，应该综合实际情况，并对当地的交通条件以及地质因素进行分析，采用结构化的设计方法不断提升设计水平。

1 路桥设计与结构化设计的分析

路桥设计过程中要综合考虑各方面因素，如桥梁布置、结构形式、尺寸大小、材料选择等内容，保证路桥设计方案的可行性。还应该及时对路桥的结构和力学特性原理进行分析，并结合实际情况进行相应的修改。通过这种设计方式不断提升设计方案的可行性和安全性，但在实际操作中这种方式并不能实现最优化的设计，因此在实际上还应该考虑结构化设计的方法。

所谓结构化设计，具体指的是设计人员全面考虑各类设计因素，并选择结构化与模块化的形式推进教学设计，直接将路桥设计方案分成数个独立的具有单一功能的模块。路桥设计时完成总体设计后，开始进行分块设计，实现对各部分设计的细化处理。在路桥工程设计中应用结构化设计方法可以大大提升桥梁工程的安全性，一定程度延长路桥使用寿命，大幅度提升桥梁工程经济效益。

2 路桥结构化设计解法与模块设计

2.1 结构化设计方法的主要解法

2.2.1 极值求解法

主要是通过构建函数关系，并利用约束不等式对等式进行求解的过程。具体应该做好目标函数中的变量消除工作，通过简化目标函数，求出函数的最大值和最小值，为设计的下一步工作提供理论数据。

2.2.2 网络搜索法

网络搜索法建立在计算机网络基础上，进行结构化设计时总体指导思想就是，利用网格方式划分问题的固定区域，并选择网络规律性特点选择到最佳的网络点。路桥设计时利用网络搜索法，要提前固定变量，验算变量时根据自小到大的顺序，验算时要保证网络点的约束条件，选择的网格点满足目标函数的需求，达成提出函数最优值得目的。

2.2.3 图解法

图解法坐标轴选择设计变量为纵坐标，横坐标则选择另一个变量，并将相关联的曲线图绘制出来，在坐标图上找到相应的约束区间，并通过绘制目标函数的等值线，最终在外边缘的切线处求出目标函数值。这种方式对于二维结构设计有着非常重要的应用，随着变量的增多这种方式将变得复杂不再适用。

2.2 路桥模块设计分析

2.2.1 桥梁结构模型化分析

设计路桥方案时，要对路桥项目内在力学关系利用物理学力学原理进行分析，保证整个受力结构的合理性，并提出针对性的结构优化策略，顺利完成结构模型化的目的。从而提升设计的具体性，为桥梁结构化工作的顺利推进提出科学的数据基础。

2.2.2 材料选择与结构荷载

路桥结构化设计过程中，需要预先选择假设方式对材料进行处理，具体措施为：假设材料弹性与塑性处于理想状态，并借助现有参数测试材料的荷载与自由度，考虑到部分参数本身为解析式，因此在结构化设计中可以简化计算，这种方式对于施工前的总体设计具有一定的帮助。

2.2.3 离散化结构

开展路桥工程设计时，要考虑实际因素进行结构设计，并实现自由度由无限向有限转变。可以从整体角度出发，将整个桥梁结构划分成数个有限的区间部分，实现离散化处理整体结构的目的。同时对模型计算时，需要考虑到桥梁实际情况，对比模型与实际情况的契合度，因此计算模型的选择时结构化设计中需要格外注意的部分。同时还应该充分对桥梁的结构化设计进行分析，通过对比实际，不断优化设计水平。

3 路桥设计中结构化设计质量控制措施

3.1 路桥防水设计质量控制

路桥使用寿命直接受到渗水问题的影响，要重视路桥防水设计工作。通常情况下要选择合适的防水层，一般选择成本合适且防水效果的混净土材料，可以依据实现情况选择钢筋材料使用，入钢筋网，减少施工以后裂纹的出现。还可以选择符合纤维结构的混凝土，并混合水泥、渗透结晶材料，从而提升防水效果。在路桥项目的防水设计中应该实现以下几个目标：

第一，路面具有较好的粘结性，没有出现起皮和脱落等现象；第二，混凝土需要与路面铺装情况统一；第三，综合结构应该具备一定的抗性强度以及延展性；第四，需要重视排水管道的设计，并保证管道的施工工艺水平。

3.2 结构化设计在路桥混凝土施工中的应用

钢筋混凝土材料作为路桥工程中最常用的一种复合型建筑材料，在路桥施工中需要在其上层铺设一定的保护层，从而对钢筋进行保护，避免出现腐蚀情况，不断增加结构的耐性和安全性参数。在具体的施工中，需要严格按照国家的有关规定，控制好保护层的厚度。混凝土的耐久性设计标准与施工质量息息相关，与桥梁的施工时间有很大关系。混凝土的应用需要重视配比等参数，不断提升使用寿命。

3.3 混凝土浇筑施工质量控制

3.3.1 模拟砼的荷载分布情况

过分析极端、工程弯矩、剪力与实际的弯矩和剪力，对相应的电位进行布置，并将相应的预埋点对应连接。大体积混凝土浇筑施工，必须对浇筑层的厚度进行控制，控制分为三个部分，即所有类型的浇筑层厚度都需要根据混凝土和易性、振捣器振捣深度来进行初步设定；针对泵送混凝土，其浇筑摊铺厚度不可超过 600m m（常规要求，如有特殊情况可以根据实际条件更改）；针对非泵送混凝土，其浇筑摊铺厚度不可超过 400m m（常规要求，如有特殊情况可以根据实际条件更改）。

3.3.2 分配梁进行安装

为了优化钢绞线的受力结构，确保支架的受力情况，需要结合工程实际，采用2 根I20 工字钢作分配梁，并利用吊车将相应的设备配置到位。

3.3.3 安装钢绞线

通过对长度的计算，严格按照工艺标准对钢绞线进行下料、盘束处理，及时安装到支架上，利用人工作业的方式将钢绞线分配到相应位置，完成相关工作后，锚具和夹片锚固与分配梁上。

3.3.4 上下端的锚固处理

在钢绞线按照工程计划安放到位后，在上端充分将锚具和夹片进行固定，在下端需要结合前期施工流程，及时与预埋在承台上的钢绞线进行连接，完成后做好钢绞线的张拉工作，钢绞线的现场安装锚固如图2所示。

3.3.5 张拉钢绞线

利用液压千斤顶在支架的顶面进行单端张拉，并在钢管的各个支撑点、支墩跨中处设置观测点，并设置好观测点，分为四级加载，逐渐完成。对于纵向加载，需要从选定的支点处均匀布置，在横向加载时，需要从结构的中心线两侧对称布置，同时严格按照既定的时间间隔进行观测。

4 结语

综上所述，路桥设计在很大程度上决定工程的质量和安全运营。而在路桥工程项目中通过应用结构化设计方式可以通过对综合因素的考量，自上而下进行拆解分析，并利用高科技手段加以辅助，对于不断提升路桥设计水平意义重大。