结构化设计在道路桥梁设计中的应用分析

2019-09-10闫忠阳

河南科技 2019年20期

闫忠阳

摘要：结构化设计是道路桥梁设计的重要内容，可以保证道路桥梁工程施工质量。本文分析了道路桥梁设计中结构设计的必要性和可行性，研究了结构化设计在道路桥梁施工中的应用原则，最后说明了道路桥梁结构化设计的应用要点，以期更好地促进我国交通运输业的发展。

关键词：结构化设计;道路设计;桥梁设计

中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）20-0115-03

Application Analysis of Structural Design in Road and Bridge Design

YAN Zhongyang

（Luohe City Guangyuan Highway Survey and Design Institute，Luohe Henan 462000）

Abstract： Structured design is an important part of road and bridge design， which can guarantee the construction quality of road and bridge engineering. This paper analyzed the necessity and feasibility of structural design in road and bridge design， studied the application principle of structural design in highway bridge construction， and finally explained the application points of structural design of highway bridge， in order to better promote the development of China's transportation industry.

Keywords： structural design;road bridge;design application

近年来，我国大力兴建道路、桥梁和铁路等交通基础设施，交通运输业发展迅速。作为我国城市基础设施的重要组成部分，道路桥梁的建设质量会直接影响城市经济发展[1-3]。而在道路桥梁建设过程中，结构化设计是道路桥梁设计不可或缺的组成部分，只有制定科学的设计方案才能保证施工效率和质量，因此人们高度重视结构化设计在道路桥梁设计中的应用。

1 道路桥梁设计中结构化设计的必要性

1.1 满足道路和桥梁设计要求

道路桥梁结构化设计可以优化道路和桥梁的详细结构，提高工程施工质量，同时确保工程按时施工，实现预期的施工目标。结构化设计是一种新的设计理念，对设计者提出了较高的要求，设计人员不仅要有扎实的道路桥梁理论基础，还要有丰富的设计经验[4-6]。结构化设计可以满足道路桥梁设计要求，提升工程施工质量。

1.2 符合道路和桥梁发展趋势

结构设计是模块化的程序设计技术，不同模块是彼此独立的。在道路桥梁设计中，结构化设计的要求很高，因此设计人员要根据自己的设计经验，制定初步的设计计划，其应当包括建筑材料选择、项目整体结构设计、项目生产过程以及项目规模控制等内容[7-9]。之后，人們应分析道路或桥梁的设计结构，采用力学分析验证设计结构的整体可行性。需要注意的是，这种传统的设计方法只能分析设计方案的可行性，不能优化设计方案，也不能更好地满足道路和桥梁施工的发展需要。因此，人们越来越重视设计方案中的结构设计。

1.3 提升道路和桥梁施工的可行性

施工可行性是道路桥梁结构化设计主要考虑的内容，结构设计是分析和总结各种设计草案后进行综合设计的结果，设计人员在设计道路和桥梁时要根据实际情况采用不同的结构。一是保证道路桥梁的施工质量，二是识别和处理项目中的各种安全和质量问题[10-12]。此外，为了提高结构设计的可行性，设计人员还要关注组件的承载能力，确保承载力满足设计要求，以优化道路桥梁设计，改善其整体性能。在设计道路桥梁结构时，设计人员应结合工程实际情况，分析设计的安全性和合理性，有效提高道路桥梁的各项性能。

2 道路桥梁设计中结构化设计的应用原则

2.1 合理性原则

道路桥梁的结构化设计必须保证科学性，要合理选择结构。在优化桥梁结构时，设计者应当合理减少道路桥梁的总质量，改善结构性能，简化道路桥梁结构施工流程[13-15]。同时，设计者应使用简单的设计方式直接传递荷载，以更好地平衡道路桥梁的载荷。简单的道路桥梁设计可以节省建筑材料，提高施工效率，设计人员必须按照规定的计算顺序来进行施工计算，提升施工精确度。

2.2 可靠性原则

道路桥梁结构往往会增加负荷，在受到强大的外力作用时，为了确保道路桥梁结构能够有效地扩大受力范围，缩短传递路径，设计人员在进行结构化设计时要密切关注道路桥梁的整合情况[16-18]。设计人员应确保设计内容符合可靠性原则。在道路桥梁的结构化设计中，设计人员必须注意结构与材料的关系。不同材料具有不同的性能，道路桥梁结构设计要科学应用建筑材料。此外，设计人员应根据道路桥梁的不同形状和功能进行整合，以确保道路桥梁的平衡和稳定。

2.3 整体性原则

在道路桥梁的结构化设计中，设计人员应确保设计符合整体性原则，保证结构在过载等特殊情况下的安全性。设计人员不仅要提高技术的可行性，还要保证项目的完整性，确保项目设计质量，有效地减少材料消耗，降低项目建设成本[19-21]。为了减少混凝土裂缝出现的可能性，设计人员可以在混凝土中添加钢网，以免混凝土破裂时雨水穿透道路桥梁的内部结构。在确定道路桥梁水密层的尺寸时，设计人员通常将混凝土设计和道路设计视为一个整体，以改善道路桥梁的可靠性和延展性，减少雨水对路面和桥面造成的损坏。

3 道路桥梁结构化设计的应用要点

3.1 优化结构设计模型

在优化结构设计模型时，设计人员要科学选择设置方法，如图1所示。一是设计离散化结构，改善道路桥梁的整体性能，将结构的自由度转化为有限的自由度。因此，设计人员要充分研究道路和桥梁结构的应力，以确保结构的稳定性。二是模型结构设计，设计人员应从力学角度检查道路桥梁的静载荷，进行结构建模。三是材料和载荷的结构设计，设计人员要充分利用各种材料模拟道路桥梁结构，简化结构设计流程，显著提高设计效率。四是根据施工环境条件分析具体项目，节约项目建造成本，缩短项目周期，确保项目质量。

3.2 合理选择计算方法

在道路桥梁的结构设计中，设计人员必须正确选择计算方法。一是根据垂直轴和水平轴的实际情况进行合理计算，检测坐标系的边界变量范围，得到目标函数轮廓和最终的目标函数值，因此该计算方法就是道路桥梁的二维结构计算方法。二是函数极值的计算度量，它利用函数不等式捕获变量的实际情况，再获得相关的函数极值。三是同态设计度量，该度量与功能极值计算度量类似，可以使用函数不等式作为方程，在减少计算目标的同时提升计算效率。

3.3 提升防水結构性能

防水结构施工是道路桥梁建设的重要组成部分。道路、桥梁的使用寿命和质量都受其防水性能的影响，因此设计人员必须确保道路和桥梁具有良好的防水结构。道路桥梁防水工程主要包括防水和排水工程，人们要采取措施，防止涝渍，做好排水工作。如果道路桥梁排水系统出现问题，导致大量雨水积聚在桥梁和道路上且长时间不能排出，雨水会渗入道路和桥梁内部，严重侵蚀道路桥梁结构。因此，设计人员在结构化设计中应当优先考虑防水和排水，提升防水性能。设计人员可以选择防水性能好的建筑材料制作防水层，提高道路和桥梁的整体防水性能。

3.4 合理选择混凝土

钢筋混凝土是一种复合材料，在道路桥梁结构中非常常见。为了提高建筑工程质量，设计人员要合理选择钢筋混凝土，增加混凝土厚度，以有效保护钢筋。混凝土可以防止钢筋长时间使用时发生腐蚀，提高项目的安全性，同时延长项目的使用寿命。此外，混凝土的耐久性也会影响道路桥梁的质量和使用寿命，因此设计人员要提高混凝土的耐久性。但是，部分企业为了获得更多利润而选择低强度混凝土，严重影响混凝土的耐久性和项目质量，因此设计人员要确保混凝土项目应用的合理性，有效提升项目施工质量。

4 结语

随着我国运输业的稳步发展，道路桥梁建设规模不断扩大。为了确保道路桥梁基础设施建设的安全，设计人员必须转变观念，采用新的设计方法。笔者相信，在设计人员和施工人员的共同努力下，未来，结构化设计在道路桥梁设计中会得到更广泛的应用。

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