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浅析结构化设计在道路桥梁设计中的应用刘建辉

发表时间：2021/4/26 来源：《基层建设》2020年第33期作者：刘建辉

[导读] 摘要：道路桥梁工程结构设计过程是很系统、繁杂的，在正式进行设计的时候，我们还需依据丰富的理论基础知识，避免主观因素会影响到设计质量，对我国路桥工程结构设计的不足之处进行完善，实现优化设计，确保工程建设整体质量。

        新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院新疆乌鲁木齐 830000
        摘要：道路桥梁工程结构设计过程是很系统、繁杂的，在正式进行设计的时候，我们还需依据丰富的理论基础知识，避免主观因素会影响到设计质量，对我国路桥工程结构设计的不足之处进行完善，实现优化设计，确保工程建设整体质量。
        关键词：道路桥梁；结构设计；应用
        前言：在当前我国的交通运输行业中，道路桥梁是很重要的组成部分，给交通运输带来较大便利性。尤其是随着我国国民经济建设迅速发展下，人们出行需求也是更大，要求我国增加道路桥梁工程建设数量。在日常出行阶段，路桥是应用比较广泛的道路，决定出路桥工程施工质量必须过关，若是质量产生问题，就会给交通带来不便，甚至是出现事故，严重危及到人们生命安全。所以我们还需在道路桥梁工程的射阶段，做好结构设计优化处理，对于施工阶段的隐患进行改进，保证道路桥梁工程的施工质量。下面就从作者实际工作经验入手，简要的分析道路桥梁工程设计阶段的结构化设计应用，希望对有关从业人员带来帮助。
        1 道路桥梁工程结构设计的必要性
        传统的桥梁设计流程主要是按照经验制定出初始设计方案，主要包含材料选择、总体布置、制造工艺、结构尺寸等等。做好结构分析工作，实施力学分析，检验设计结构是否可行，并且按照不同情况实现修改。这种设计方法只是对施工方案的可行性、安全性做好检验处理，不能做到最优化的设计，并且难以满足桥梁结构复杂需求。所以，加强结构优化设计就显得十分重要。结构设计的方法主要是基于模块化、结构化和程序化的设计所发展而来的，思想主要是把设计分为单一功能的独立模块结构，其中就包含概要设计和详细的设计。结构设计则是经过结构图设计阶段的描述，将结构设计应用在道桥工程设计中，不仅能够实现路桥工程的发展需要，还是路桥工程施工设计方法的最好选择。
        2 道路桥梁工程的结构设计要点分析
        2.1 进行构造配筋的处理
        在路桥工程中的混凝土结构中，如果说任何一个位置产生破损，首先都会反映在混凝土结构表面上，出现结构病害。裂缝问题的出现会在一定程度上增加混凝土渗透性，使得侵蚀破坏作用逐渐的升级，混凝土耐久性的不断下降的渠道。在混凝土产生开裂问题后，那么侵蚀速度也会加快，使得产生混凝土结构耐久性的退化。因此，合理的控制混凝土裂缝问题就显得十分重要，对提升混凝土结构耐久性是很关键的。混凝土裂缝的控制不仅要求需要按照规定要求对极限状态工作裂缝进行控制，还需采取合理的构造方法，控制混凝土施工和使用阶段非正常裂缝问题。比如说：在某个规范中就明确的提出加强对水平防缩钢筋和箍筋在控制裂缝中的作用，全面的提升水平方收缩钢筋配筋率、箍筋坚决的规定，这些指标都比老桥规都有所提高，是控制裂缝问题的主要措施。
        2.2 结构耐久性的问题
        在近些年来，我国道路桥梁工程设计人员虽然说在结构设计阶段取得显著成绩，但是就结构耐久性问题还需进一步的提高。在实践阶段，受到了外界因素影响，桥梁设计阶段还需充分考虑耐久性要点。设计人员一直都比较重视结构设计方案的研究，忽视结构细节改善。耐久性的设计和时间因素有关，还需动态化的考虑，实质上却是和强度设计有着较大的差别。耐久性会决定出桥梁使用寿命，关系到桥梁长久使用、后期的维护，若是耐久性不能得到有效的处理，不仅会造成后期的维修费用比较高，还会威胁到人们安全。所以桥梁结构设计还需引起设计人员充分重视。耐久性的问题和结构自身有关系，在短时间内是不能察觉到的，在产生问题之后再采取措施进行弥补，通常有着较大的困难，所以在桥梁设计阶段还需充分考虑到耐久性问题和桥梁使用寿命、安全意义。
        2.3 主梁设计
        装配式简支梁结构区别在于整体式的简支梁结构比较突出，在器预制独立构件进行运输和吊装的过程中，经过现场有序安装、拼装制梁。在正式设计的过程中能够实现合理的应用自动化和机械化技术，对人力成本和物力成本的有效控制。在施工阶段也不会受到季节因素的影响，这是应用这种桥梁设计形式的关键。

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主梁结构主要是桥梁上部结构的承重构件，设计形式则是采用了T形、箱型，箱型结构的主梁则是应用在预应力混凝土结构梁中，在正式设计的时候，应用的箱型结构主梁不仅对其主梁结构的间距和片数有明确的要求，主梁的间距与片数之间也是相互制约的，在间距比较小的时候，片数就比较多，在间距比较大的时候，那么片数相应比较少。主梁高度与细度尺寸应该依据荷载计算方法进行确定，若是主梁对称进行布置，那么梁身所受荷载同样是对称进行分布的，应该采用杠杆方法进行计算，否之就是以偏心受力进行计算。两种情况相同点是内力取值应该是以最大值将其作为控制设计的标准，但是这种内力取值标准是不能作为主梁结构的各界面最不利状况的受力进行计算的。就计算原理进行分析，计算结构的不安全性因素是比较多的。
        2.4 型式的选择是桥台结构设计的重点
        在选择桥台结构的时候，装配式简支桥梁主要是有着轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台、埋置式桥台三种。轻型桥台结构型式体积较小，比较适用在挡土翼墙结构的设计中。钢筋混凝土薄壁桥台设计能够把台身埋置在桥梁的护坡中，不仅可以降低桥台结构受上部荷载的作用力，使得桥台空间足够。但是护坡容易受到洪水侵袭使得台身的裸露，所以设计阶段还需加强计算强度和稳定性。
        2.5 桥墩型的选择
        装配式的简支桥梁结构射阶段主要是应用了双柱式墩、十字墩或者是矩形薄壁墩的方式，单幅的双柱式桥墩结构形式的应用是很常见的，并且我们还需考虑到道路桥梁工程结构设计阶段的问题，在日后设计极端还需注重桥墩结构形式的选择，比如说：在岩溶性地带、桩基础施工困难的地段按照实地情况进行选择，避免过多的设计桩基，单柱单桩设计是最好的。拟建施工现场在位于河谷或是滚石威胁的时候，还需考虑对桥墩结构整体抗撞击能力的增强，并且单柱单桩设计是最好的。就高位的墩柱长桥，还需考虑桥梁上部结构的荷载累积变位情况，应用双幅两柱整体下部结构设计为最佳。
        3 加强对道路桥梁工程结构耐久性的提高措施
        道路桥梁工程结构的耐久性问题是我们必须需要考虑的问题，若想提高结构耐久性，还需从公路工程建设初期就开始做起，不管是前期选材、建设、后期维护等，都需要从耐久性问题的设计、施工和养护进行入手。
        3.1 设计过程中对耐久性方法的提高
        改进设计方法的关键在于增大构件设计安全系数，加强结构局部受力分析验算要求。对于超载的问题，就设计技术层面上还需采取有关的措施，注重附属结构设计，注重温度和收缩、不均匀沉降、徐变等次要因素的控制和计算，桥梁的射还需充分考虑养护检查和维修保养便利性，尽可能的简化结构设计，对构件受力状态的明确。
        3.2 施工过程中对耐久性的提高措施
        施工和设计的充分结合，在施工过程中还需做好临时施工荷载验算，严格控制混凝土保护层、钢筋存放除锈、浇筑阶段的钢筋预埋件位置控制，确保构件耐久性，严格混凝土浇筑过程的质量控制，并且严格防水混凝土施工抗渗性检测和控制，加强混凝土配合比管理。
        3.3 运营养护过程中对耐久性的提高
        就桥梁构件检查和病害的监测，注重日常的养护和小修，重视防排水系统养护维修，对于主要构件的裂缝、钢筋锈蚀和混凝土的损伤有着详细检查要求。在开展养护规范的时候，还需加强对影响桥梁正常使用和受力状态的附属结构进行维修和检查，落实超重车的过桥管理。
        结束语：
        总的来说，桥梁在工程中的应用比较广泛，但是桥梁安全和质量事故也是比较多的。当前我国的道路桥梁工程结构设计理念和体系的不完善，还需进一步的改进，尤其是在桥梁工程耐久性和抗损疲劳方面值得关注，所以我们还需在实践工作中不断改进和总结，进而提升道路桥梁工程结构设计的能力。
        参考文献：
        [1]张建仁，刘扬.结构可靠度理论及其在市政桥梁工程中的应用[M].北京：人民交通出版社，2017（8）．
        [2]武芳，赵雷.市政桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构，2018（8）．
        [3]张兴龙.现代桥梁结构设计探析[J].科技创新与应用.2018（13）