试论结构化设计在道路桥梁设计中的应用姜景峰--中国期刊网

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试论结构化设计在道路桥梁设计中的应用姜景峰

发表时间：2021/5/14 来源：《基层建设》2021年第2期作者：姜景峰1 于海龙2

[导读] 摘要：作为交通运输事业的重要组成部分，道路桥梁的施工设计直接关系着道路桥梁的结构稳定性和安全性，进而在一定程度上影响着道路交通运输事业的发展。

        1身份证号码：21140219950328xxxx；2身份证号码：15042119940222xxxx
        摘要：作为交通运输事业的重要组成部分，道路桥梁的施工设计直接关系着道路桥梁的结构稳定性和安全性，进而在一定程度上影响着道路交通运输事业的发展。基于此，本文从结构化设计的角度出发，通过对结构化设计及其应用于道路桥梁设计中的重要性进行分析，结合结构化设计原则，对结构化设计在具体工程中的应用进行了系统探究，为提高道路桥梁的稳定性和可靠性提供有价值的参考意见。
        关键词：桥梁工程；桥梁设计；结构化设计
        引言
        在我国现代社会的不断发展过程中，人们的生活水平提升效果比较明显，与此同时交通系统逐渐完善，发展道路桥梁设计在整个交通系统中具有重要的地位，道路桥梁设计的综合质量会对其公路系统的建设质量产生直接的影响，因此要求相关的管理部门加强对道路桥梁设计施工工作的重视，提高管理力度。由于道路桥梁工程和其他的建筑工程类型相比，整体施工程序和流程更加复杂，在具体的施工中不但要考虑到道路桥梁的实用性价值，还需要考虑到整体施工环节的安全性，并且还需要对建设成本进行控制。但是目前我国道路桥梁设计及施工过程中仍然存在比较丰富的问题，如果对其处理不当，容易导致桥梁结构受损或坍塌。因此在道路桥梁设计中如何进行结构化设计，怎样对其进行优化，是目前社会中相关方面十分重视并且值得思考的具体问题，基于此，对结构化设计在道路桥梁设计中的应用进行进一步的分析和研究。
        1结构化设计及其在道路桥梁设计中应用的重要性
        结构化设计是一种面向数据流的结构设计方法，其目的在于对所设计目标的综合方案进行评估，进而确定目标结构。相较于传统结构设计中基于经验的材料、工艺和结构选择与确定，结构化设计基于桥梁数据的全面分析，能够将桥梁的每个部位的结构均纳入设计考量，通过完成对相关模型的构建与计算，实现对桥梁设计方案的优化，确保最终设计方案为最优方案。
        （1）确保道路桥梁设计方案最优。通过构建模型和计算，匹配或寻找出最优的桥梁设计方案，为道路桥梁的实际施工提供指导。
        （2）确保桥梁建设的可靠度。结构化设计的关键在于结构化分解与整合，从顶层开始向下分解细化，并对各类数据进行计算、匹配，确保各版块和桥梁整体的稳定，即其构件的载荷效力和抗力满足设计要求。
        （3）确保道路桥梁的使用安全。通常，在设计桥梁结构的过程中，必须确保其结构的综合载荷效力不高于其总抗力，结构化设计的应用能够在此过程中帮助设计人员进一步明确结构有效性的标准，从而确保构建的桥梁结构的安全性和后期使用的安全性。
        2桥梁设计基本原则
        2.1科学性原则
        桥梁设计时，应做好结构配置，为之后的设计工作奠定良好基础。在不对桥梁结构造成不利影响的基础上，对结构具体位置进行适当调整，以此使桥梁的内部结构达到最优，减少或避免问题的产生，保证桥梁结构科学性与可靠性。
        2.2简约化和整体化原则
        桥梁设计应尽量做到简单可行，对此，可通过对设计路径的有效简化，保证结构强度，减少材料等的投入，从而降低成本。在对桥梁设计进行优化的过程中，应最大限度利用其各项优势，充分体现出整体性的设计原则。基于此，对处在特殊路段的桥梁，应对其设计与施工过程引起足够重视，以此有效保证桥梁结构的稳定性。从桥梁整体角度出发，通过合理地设计增加桥梁结构承受性能。
        2.3综合性和连续性原则
        采用结构化方法对桥梁进行设计时，需要以桥梁结构和材料为依据进行充分考虑。对不同类型的材料实施对比和分析，以此使工程实际使用的材料具有良好科学性与合理性。

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对形状与受力情况不同的桥梁，应做到重点分析，确保桥梁结构合理性，保证最终的设计效果达到预期目标。目前，公路上的交通量不断增加，使桥梁所承担的实际载荷也不断增加。在此情况下，为有效保证桥梁工程的整体性与稳定性，当采用结构化方法进行桥梁设计时，必须以实际要求为依据使桥梁具有良好的连续性，并能实现一体化。
        3道路桥梁设计中结构化设计的应用
        3.1桩基设计
        工程设计单位在前期的地质勘查过程中发现，这一道路沿线的地基类型主要为软土地基，且地层结构也相对复杂，为避免在后期施工和使用过程中桥梁发生不均匀沉降问题，采用桩基形式提高地基的稳定性和最大载荷承受能力。在施工过程中发现既有道路建设时间较早，且地下管线较多，为确保施工效率和质量，采用三种方法进行桩基施工设计，分别为预制钢筋混凝土打入桩、钻孔灌注桩和PHC桩。需说明的是，为确保施工进度，在部分管线走向明确的施工现场以预制钢筋混凝土打入桩和PHC桩为主，在管线相对复杂的底端，主要采用钻孔灌注桩方式进行施工，以减少对周围土层结构的影响。
        3.2通过结构化设计对道路桥梁模型计算和分析
        在结构化设计的应用中，道路桥梁设计主要是包括模型化结构、离散化结构以及简化计算模型。具体来说，离散化结构就是将整体的道路桥梁结构进行划分，使之产生多个相对更加独立的结构，对这些结构进行受力分析，发现具体的施工以及设计方面都体现出一定的方便性特点，能够更好地满足施工设计人员的客观需求。
        其次是模型化的结构，大多数道路桥梁在实际设计中需要对其进行力学分析，总结设计中的结构以及规律，从而能够使相关人员在所设计的模型中更加方便地找出具体的矛盾，并对其进行深入分析，通过模型来将具体的形象进行展示，实现对于道路桥梁施工整体性的指导和优化。
        之后是荷载和材料的简化模型。通常在对道路桥梁结构进行设计的过程中，会假设所使用的材料具有理想的塑性及弹性，并且采取适当的参数对无限自由度荷载进行随机模拟。其中，有效参数具有较强的概率特性。结构化设计的过程中，通过结合荷载和材料的计算，来实现更好的施工结构设计。
        3.3桥墩设计
        在目标工程的结构化设计过程中，设计单位重点对目标桥梁的桥墩部位进行优化，确保桥墩能够达到高架桥承载要求，同时不会对地面上的其他车辆行驶造成影响。经过计算分析，标准桥墩下承台的设计宽度和厚度分别为14.1m和2.6m，桥墩盖梁结构设计为T型的预应力混凝土结构，并将其悬臂长度设计为6.4m。同时，设计过程中，将部分盖梁高度隐藏至梁体内部，在提高桥墩外观的简洁性的同时，也在一定程度上减少了桥墩自重，提高了桥墩的稳定性与承载力。此外，考虑到在目标桥梁工程设计过程中，会因相应的减速下桥区域而使桥面加宽，而标准桥墩难以满足对加宽区域桥梁的有效支撑。因此，为确保桥梁结构满足整体强度要求，在设计过程中对桥墩进行相应优化，将其改进为门式桥墩结构。在具体的设计上，主要是在地面机动车与非机动车的隔离带各设置一个立柱，使其能够形成对桥面拓宽部分的有效支撑，确保桥梁结构的整体稳定性，同时，也较好地避免了对既有道路车辆行驶的影响。
        结语
        总体来说，在我国现代经济水平的不断提高过程中，对于交通运输行业的要求也越来越高。道路桥梁施工规模的不断扩大，要求施工单位能够在施工过程中积极地对设计方法进行创新，合理运用多样化的结构设计方式，来有效地保障道路桥梁的施工质量，进而提高整体道路桥梁的安全性和经济性，促进我国道路桥梁建设水平的进一步提升，推动建设行业的稳定发展。
        参考文献：
        [1]万梦.结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J].四川水泥，2020（4）：318.
        [2]李申惠.桥梁结构化设计的分析与应用[J].中国公路，2020（5）：94-95.
        [3]吴朝林.道路桥梁设计中结构化设计的应用研究[J].居舍，2020（6）：95.