结构化设计在路桥设计中的应用研究

崔婷婷

【摘要】在社会现代化建设与发展中，工程项目建设事业取得长足的发展，其中路桥工程项目作为现代工程建设内容的重要构成部分，在具体的设计中，既要考虑路桥建成后的实用性，又要考虑成本控制目标的实现。因此，在路桥设计中，结构化设计的融入随之受到越来越多的设计人员的高度关注和重视，旨在提高路桥结构设计的科学性和合理性。本文以路桥结构化设计为落脚点，在分析结构化设计原则的基础上，就路桥结构化设计的可行性和方法进行分析，进一步总结了路桥设计中结构化设计的应用要点，希望给路桥设计者深度优化路桥结构设计提供一些可行的新思路。

【关键词】结构化设计;路桥设计;原则;可行性;应用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

对于路桥设计来说，本身是路桥工程项目建设的关键环节之一，其设计效果直接影响路桥工程项目建设质量和成本控制效果。因此，深度优化路桥设计来提高路桥结构的合理性和科学性，对路桥工程项目建设事业的健康、持续发展具有积极意义。结构化设计应用在路桥设计中，可以起到提高路桥设计方案合理性的积极作用，还可以为后续路桥作业提供可靠依据。基于此，为充分发挥结构化设计在路桥设计中的积极作用，不断提高路桥设计的科学性和合理性，延长路桥工程使用寿命，本文深入分析“路桥设计中结构化设计的应用”具有显著意义和工程实践指导价值。

1、路桥设计中结构化设计应用应遵循的基本原则概述

在路桥设计中，应用结构化设计模式具有明显优势，但这种优势作用能否在路桥设计中体现出来，关键在于路桥结构化设计中是否遵循一定的原则，总结包括以下几个方面：

（1）整体性原则。设计者在路桥设计中，应全面了解结构化设计的优势和基本要求，随后在具体的设计中加强路桥工程中关键部位的设计控制，确保路桥工程整体结构稳定性达到相关技术标准的规定。不仅如此，在路桥结构化设计中，设计者应注重BIM技术等信息网络技术手段与路桥设计的相结合，借助于信息技术手段来实现统一平台上的协同设计，从而整体优化设计路桥工程项目，降低后续路桥项目设计变更的发生概率[1]。

（2）简约化原则。基于传统设计模式的路桥结构设计，往往有着相对繁琐的步骤，导致后续路桥工程施工难度偏大。而在路桥设计中应用结构化设计，则可以实现路桥工程整体结构的简化，并有利于提高结构空间整体布局的科学性和合理性[2]。因此，在路桥结构化设计中，应遵循简约化原则，简约路桥结构的同时，确保其整体结构性能满足于路桥设计要求，并有效控制路桥工程项目施工成本，从而有效提高路桥工程项目施工质量和经济效益[3]。

（3）连续性原则。路桥结构的连续性直接影响路桥稳定性和承载力。近年来，交通量随经济的发展而不断增加，使得路桥在运行中所承受的荷载压力也不断增加，这种情况下，为确保路桥工程项目可以安全、稳定运行，保障广大民众的出行安全，在路桥结构化设计中应重点关注路桥结构的承载力和强度，合理地选择建材，并进一步优化和完善施工流程，才能整体提高路桥结构的连续性和稳定性[4]。

2、路桥设计中结构化设计的可行性和主要方法分析

2.1路桥结构化设计的可行性

在路桥设计中，结构化设计的优势十分显著，既可以优化路桥设计方案，确保其可行性和科学性，又可以为后续路桥作业提高依据，对建设优质的路桥工程项目具有积极的促进作用[5]。具体来说，路桥设计中结构化设计的优势包括以下几个方面：一是提高路桥工程项目质量，使得其符合国家及行业对路桥项目建设的具體要求。二是提高路桥工程项目建设的安全水平，减少了路桥项目运行风险事件的发生概率[6]。因此，在路桥设计中应用结构化设计是可行的。但是需要强调的一点是在路桥结构化设计中，要确保设计的科学性和合理性，应全面了解和掌握路桥结构中各构件的实际受力情况，以便基于整体角度进行路桥结构性能的优化，以此延长路桥工程的使用年限[7]。

2.2路桥结构化设计的主要方法

在路桥设计中，结构化设计的应用至关重要，其所用方法具体包括极限求解法、网络搜索法和图解法三类，具体如下：

（1）极值求解法，指的是路桥设计人员基于建立的路桥函数模型，应用约束不等式进行求解。在路桥结构化设计中应用极值求解法时，设计者要对目标函数进行简化处理，并精准计算出目标函数的极值，随后据此进行目标函数中变量的消除，以此达到优化路桥结构设计的目的[8]。

（2）网络搜索法，指的是设计者基于计算机网络进行设计的一种方法，但需要强调的一点是在路桥结构化设计中应用网络搜索法，设计人员应严格遵循由小到大的原则完成变量的检查和修正工作，在此过程中，应确保网络约束达到标准，选择的网络网格点能够满足目标函数要求，继而才能达成目标函数最优化的目的，最终才能确保路桥结构设计最优化[9]。

（3）图解法，指的是设计者基于两个设计变量建立平面直角坐标系，并在坐标图中找到相应的约束区间。在此基础上，设计者根据相关数据资料，在构建的平面直角坐标系中绘制目标函数的等值线，并在绘制好的等值线外边缘切线处进行目标函数的计算。在路桥结构化设计中，图解法的应用路桥二维结构设计中，其应用相对广泛，且具有显著的优势，但随着路桥结构设计中变量的增加，导致图解法在路桥结构设计中存在一定的局限性，不利于路桥结构设计的整体优化[10]。

3、路桥设计中结构化设计的应用要点分析

结合上文分析可知，在路桥设计中应用结构化设计具有可行性，可以整体提升路桥结构性能，对延长路桥工程项目施工寿命具有良好的促进作用。但是在路桥设计中，要全面提高路桥结构化设计效果，仅了解路桥结构化设计应遵循的原则是不够的，还要路桥设计者全面了解结构化设计的应用要点，总结包括以下几点：

3.1合理选择桥位

在路桥结构化设计过程中，桥位的合理选择至关重要，直接影响路桥结构整体设计效果。在桥位选择过程中，需要注意的事项众多，具体包括以下内容：一是桥位选择应遵循自然规律，并根据自然规律为指导，合理地确定路桥建设方案，一方面可以减少路桥后续建设对工程周围环境的影响;另一方面可以减少资源浪费现象，从而达到有效控制路桥建设成本的目的。二是针对建设在特殊地理环境中的路桥工程项目，如靠山沿溪的地理环境，应在桥位合理确定之后，尽可能地避免周围水资源，顺着原有地形地貌进行路桥建设工作，一方面降低水对路桥结构的负面影响，有效提升路桥结构整体的稳定性;另一方面可以减少因改变原有地形地貌而增加工程量，从而可以确保路桥工程建设进度，并有利于提高路桥工程建设成本控制效果。三是路桥结构化设计中，应充分考虑节能绿色环保理念的融入，避免路桥建设产生严重的生态环境污染问题，继而为路桥建设和生态环境的和谐发展夯实基础。

3.2优化桥型设计

在路桥结构化设计中，考虑到路桥工程是永久性建筑，则要确保其使用年限及服务性能达到国家现行的相关规定。因此，在路桥结构化设计中，提高桥型设计的科学性和合理性至关重要，原因桥型设计的合理性，直接影响路桥结构设计质量。因此，在实践中，设计者应在思想上提高桥型设计的重视度，确保路桥功能得以充分发挥。在此过程中，设计者应充分考虑桥型确定后的路桥荷载能，这要求设计者在具体设计工作展开之前，全面收集该路桥工程的规划资料，并结合当前交通现状，考虑未来该地区的交通发展状况等，综合考虑结构承载力的实际需求，从而在确定路桥工程项目车辆荷载标准的基础上，进行桥型设计的优化，继而才能确保路桥工程安全运行的同时，延长路桥工程项目的使用年限。以石拱桥结构设计为例，在现有设计案例中，可以发现设计者往往会在大拱两端设计两个小拱，这样一来，不仅可以通过对称方式提高石拱桥的外在美观性，还可以均匀地划分路桥结构的承重力，降低局部荷载对桥体结构质量的影响，从而有利于石拱桥整体承载力和稳定性的提升。不仅如此，石拱桥上设计小拱桥，还可以在降雨量较高的季节，起到良好的防洪效果，并可以减少雨水对石拱桥的冲击，对延长石拱桥的使用年限具有积极意义。但需要注意的一点是在石拱桥结构设计中，若采用梯形石头进行施工，应在梯形石头的摆放上，确保大面向外，小面向内，旨在降低桥面荷载，增加路桥结构的承载力，避免破损引起塌陷，从而有效延长石拱桥的使用寿命。

3.3路桥结构耐久性设计

路桥耐久性与路桥使用年限具有直接性关系，通常条件下，耐久性越高，相应的路桥工程项目的坚固性越高，使用年限也随之延长。因此，设计者在路桥结构设计时，应对路桥整体的耐久性进行综合分析，确保各项参数设计的合理性和科学性。不仅如此，路桥结构的耐久性设计会影响路桥工程建设的经济效益。基于路桥工程项目经济效益最大化角度考虑，设计者在路桥结构化设计中应对耐久性的设计引起重视，但不可盲目进行路桥结构耐久性的提高，避免成本支出过大，从而可以在提高路桥工程项目整体设计效果的基础上，有效控制路桥建设成本。同时，设计者也不能为降低路桥建设成本，而不顾设计要求來盲目减弱路桥的耐久性能，从而增加后期路桥维养费用，这样不仅会缩短路桥的使用年限，还不利于路桥实用价值的充分发挥。另外，在路桥结构耐久性设计中，设计者还要全面分析路桥建设中的各类影响因素，在设计环节进行全面优化和创新，以此整体提高路桥结构设计质量，促使路桥设计能够满足于现代化工程建设的各项标准，为我国工程建设提供参考。

3.4注重细节处理

在路桥结构化设计中，细节处理是至关重要的一环，若处理得当，则可以确保路桥结构化设计质量。在实践中，斜腹杆的混凝土受到拉力导致的开裂问题、泥岩地基问题、桥墩的抗推问题三项问题是重点处理问题。首先，针对斜腹杆的混凝土受到拉力导致的开裂问题，设计者在具体的结构设计中往往会选用局部预应力方式进行处理，具体操作为在斜腹杆内部置入冷拉级的预应力钢筋，以供片预制成型为基础，对其进行张拉锚固处理，继而达到提高路桥结构抗拉性能的目的，也可以降低裂缝出现的概率。同时，局部预应力处理方法应用在路桥结构化设计中，还可以降低斜腹杆的拉应力，从而可以有效降低混凝土大宽度裂缝的出现概率。其次，针对泥岩地基问题，设计者在具体的结构设计中往往会选用岩面防水封闭技术进行处理，此项技术指的是在路桥地基工程竣工且整个岩泥地基完成平整作业后，在原有的地基基础结构上进行防水混凝土浇筑作业，目的在于降低地基表层膨化现象的发生概率，从而可以全面强化路桥地基处理效果，为提高路桥整体稳定性夯实基础。最后，针对桥墩坑推问题，设计者在结构化设计中往往会采取墩顶位置添加水平拉杆方式进行处理，目的在于确保桥墩基地建设与国家现行相关标准规定相匹配，有效提高路桥结构的稳定性和抗滑性，这对提高路桥工程运行安全水平具有积极的意义。

结语：

综上所述，在路桥工程项目建设中，路桥设计是至关重要的一个环节，由于其对路桥工程项目建设产生了深远影响，使得越来越多的设计者更加关注路桥设计的优化。结构化设计应用在路桥设计中，可以有效解决传统路桥设计中的问题，并有利于提高路桥结构设计方案的科学性和合理性，对整体提高路桥建设的综合效益具有良好的促进作用。因此，作为新时代的路桥设计者，应全面了解路桥结构化设计的优势及基本要求，同时要熟悉路桥结构化设计应遵循的原则和主要方法，从而在实践中有针对性地进行路桥结构化设计的优化，以此全面提高路桥设计效果，为建设优质的路桥工程项目提供支持。

参考文献：

[1]张倚.道路桥梁设计中结构性设计的应用研究[J].居舍，2021（19）：103-104.

[2]尹常青.结构化设计在路桥设计中的应用微探[J].工程建设与设计，2021（11）：82-83.

[3]陈泉冲.路桥过渡段结构设计与施工控制技术研究[J].黑龙江交通科技，2021，44（02）：51-52.

[4]林玉琳.市政路桥设计中的安全性和耐久性探析[J].江西建材，2020（08）：57+59.

[5]王远.探究路桥设计中的安全性和耐久性[J].黑龙江交通科技，2020，43（08）：136+138.

[6]陈元华，卢森.结构化设计在路桥设计中的应用分析[J].四川水泥，2019（09）：82.

[7]陈莉.结构化设计在路桥设计中的应用微探[J].建材与装饰，2019（22）：277-278.

[8]卢玉婷.浅谈路桥过渡段路基路面的结构设计[J].绿色环保建材，2019（05）：129+132.

[9]赖学超.路桥过渡段路基路面的结构设计分析[J].低碳世界，2019，9（04）：214-215.

[10]侯文静.浅析现代路桥设计中的结构设计应用[J].科技创新与应用，2016（06）：248.