道路桥梁设计中对于结构化设计的运用分析

2021-04-03刘望春杨瑞

建筑与装饰 2021年10期

刘望春杨瑞

中建铁路投资建设集团有限公司设计研究院湖北武汉 430000

引言

我国在路桥建设方面起步较晚，但是发展速度较快，目前的桥梁设计与建造水平已经位居世界前列，港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥等超大型的桥梁技术已经被我们攻克。在诸多的桥梁技术中，结构化的设计技术也被广泛应用，它是把整个的桥梁结构划分为更具体模块，实现了模块化的组合，从而提升了道路桥梁的施工效率和质量。

1 结构化设计在路桥设计中的重要价值

在以往的路桥设计中，设计方案的制定往往多依照路桥项目的建设方的技术规范要求以及工程设计人员的设计经验开展，模型的计算与设计的精细化程度不高。在桥梁的实用性、可靠性、经济性方面要做好相关的论证和评估。对力学性能要做好测算，并开展可行性测试，同时在模拟相关的数据后，在施工现场进行工程方案的对照试验，对方案的可行性做充分的核验，并结合实际的性能表现再对方案做相关的调整和完善。在传统方式下，设计人员重点在于桥梁框架结构和承载力度上，对于路桥整体结构的耐久度和承载力考虑不充分，尽管是确保了现有条件下的工程质量，但是仍旧不是最优的设计结构。在目前建设单位对桥梁的耐久实用性要求不断提升，路桥技术持续进步的状况下，结构化设计应用到路桥设计中的价值也在逐步地凸显。该方案是给路桥的整体结构“切块”，切的标准通常是以功能和结构两方面做参考，各模块间相互独立，功能一致，结合路桥结构的特点做详细的结构绘制，该手段的应用有效地促进了施工方案的进一步优化，加速了工程建设进度，降低了材料、工艺方面的成本耗费，提升工程项目的经济效益，也促进了工程质量的进一步提升。

2 结构化设计在路桥工程设计中坚持的原则

一是连贯性原则。路桥工程的质量集中表现在结构的稳定和耐久度上，要确保结构化设计应用后，桥梁的结构总体平稳，同时可以保持较长的使用年限，这就要求桥梁的总体结构的受力面积足够大，路面的传输距离应当尽量缩短，一方面是有利于方便施工；另一方面也会减少建材的使用，同时促进结构的完整统一，连贯一致。二是统一性原则。尽管结构化设计是把整体结构分成了不同的模块，但是也要统筹的考虑问题，应当确保各结构的力学性能是相互配合支撑，在路桥结构的关键节点，其承载力应当全面达标。同时要结合工程材料的力学特性和化学特性，并对结构的有关位置的受力特征进行全面的分析，从而对结构的设计方案进行调整优化。以确保路桥结构与工程施工的实际环境要求相符，保证其安全性和可靠性。三是科学性原则，对于结构设计来说，施工现场情况要进行全面科学的了解，掌握最详尽和准确的资料，对于结构件的布局要与整体结构的受力情况相适应，在调整结构件时，应当以保证路桥总体的稳定性为前提，在内部体系的设计上不断地完善，尽量减少路桥设计中的问题障碍[1]。

3 结构化设计在道路桥梁设计中的具体技术应用

3.1 在防水结构设计中的运用

路桥的材料使用年限和结构的总体稳定性与工程的防水防渗能力息息相关。如果防水性能不达标，路面桥面和桥下的多余积水没有办法快速排出时，很多的雨水、河水会掺杂很多金属矿物质，这些物质会改变水体的化学性质，对钢筋混凝土为主的路桥桥面路面结构和基础结构产生较大的腐蚀作用，会造成路面凹陷、路基下沉等工程问题，严重的威胁到了车辆的正常通行，甚至破坏了路桥总体结构，导致安全事故发生。所以结构化设计时，要重点对工程防水功能加以重点考虑，首先是防水材料的选定上，要确保质量性能符合相关的行业施工标准，以此来应对大量积水覆盖在路桥表面的情况，在钢混结构的路基和梁柱上，可以强化钢筋结构，加大钢筋的使用量，以此确保混凝土不会因大量长时间的水质侵袭而产生质量下降问题。防水设计中的结构化设计要围绕这三个要求开展。一是路面和混凝土应当作为整体，二者要做好黏合，可以抵抗一定的外力破坏而产生的掉落脱落情况。二是防水结构要有一定的可扩充性和延展性，在外力作用下形变能力较好，不容易开裂、断裂。三是排水排污管道要科学合理，高度、容量、分布都要能保证在正常天气下的雨水分流疏导能力，减少雨水堆积对造成的破坏[2]。

3.2 在增加钢筋保护层设计中的运用

钢筋混凝土是路桥施工中用量最大的工程原材料之一，而它的两种主要组成材料，钢筋与水泥砂石都同时具有一定的优缺点，钢混结构是利用了二者的优点，但是在缺点的控制上，还要依靠结构化设计的理念来实现。对于钢筋而言，它的化学活跃度高，容易被氧化腐蚀，所以通常要在其表面涂上一层防腐层，确保它的使用时长。在保护层等的厚度设计上也不是越厚越好，应当结合工程成本造价，路桥结构的承载力等综合因素，来合理确定保护层厚度，提升路桥的使用年限[3]。