昆明市规划设计研究院 云南昆明 650041
摘要：在设计道路桥梁时，人们通常只是关注桥梁的强度，却没有考虑到使用的长久性，也没有重视桥梁使用极限的情况，在后期桥梁的维护检测方面也没有给予足够的重视，从而导致道路桥梁设计结构出现安全问题。传统的道路桥梁设计的具体步骤，首先是按照原有的经验制订初始设计，包含选定的材料、结构规划、制造过程和蓝图的规模等方面；其次再进行结构分析，之后利用机械分析研究设计结构的可行性，并根据实际情况加以调整。然而，这种设计过程只能按照设计方案和安全标准的有效性来执行，却不能从项目最优化或根据满足新的桥梁设计需求来确定，因此，结构化设计成为最主要的环节。本文主要探讨了道路桥梁设计中结构化设计的常用方法和原则，并明确了道路桥梁设计中采用结构化设计的具体应用，旨在优化道路桥梁建造能力，并促进我国交通业的健康发展。
关键词：结构化设计；道路桥梁；设计；应用
1 结构化设计概述
结构化设计是一种根据数据分析对设计方案进行综合评审的设计方式，这种设计方法可以通过编程达到细化、审评、构思的结果，在道路桥梁设计中，应用结构化设计有利于相关模型设计的计算和构建，有利于对道路桥梁设计方案的优化，便于设计者挑选最好的设计方案。
结构化设计的主要特点是可以把设计自上而下进行分解，使之变成几个小的单独结构，这样方便对设计模块进行细化分解，然后再进行整理，得到更加完整的信息数据。结构化设计主要是在设计环节对结构图纸的相关模块表达，对于道路桥梁设计这种结构化方式优势明显，能够发挥更大的效用。
2 结构化设计常用的方法
2.1 图解法
将二维设计结构转换成横向和纵向坐标图形，再对图形的目标函数进行有效的调整。通过这种图解法可将其等值线与相关的外切边进行结合，进而保证目标函数的等值是有效的。
2.2 网络搜索
使用网络搜索可以将道路桥梁的基础结构做成网格点，并且每个网格点都是不同的设计观点。按照相关规章逐步寻找网络节点，并在一定时间内找到最佳节点。运用网络搜索可以提高道路桥梁设计的综合水平。通常在使用网络搜索时，需要先确定它的等价变量，之后按有关流程对别的变量实施严格的检测，进而能够得到所有的关键数据，以确保数据点达到约束标准，同时要确保目标函数的准确性。
2.3 函数极值求解法
现如今，人们通过学习高等数学了解到函数极值的概念，并对其求解方法进行了深入研究，这种函数极值求解法是通过转换数学方程变量的不等式关系，改变变量的形态，将目标函数作为函数值，进而算出相关的极值数。而这个数值可以为道路桥梁结构设计的工作内容提供有效的参照点，促使这些结构的设计发挥其重要的作用。
3 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。
道路桥梁设计中应用结构化设计的重要性主要体现在以下三方面：
（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。
4 结构化设计在某道路桥梁设计中的应用
4.1 工程简介
为缓解城市交通压力，某市计划在中心城区修建一条环形高架道路，该环形高架道路全长26.8km，宽18m，双向四车道，设计车速60～80km/h，抗震设防烈度为7级。由于该工程项目全部采用高架结构，在原有道路上方展开修建，因此工程项目中桥梁结构施工占据着整体道路施工建设非常大的比例。桥梁结构施工建设的科学性和合理性不仅对施工造价影响较大，而且对城市现有交通道路的组织运行也有较大的影响。为此在工程设计中应用结构化设计方法对提升该道路桥梁结构施工设计方案的整体性能有较大的帮助。
4.2 桩基设计
经前期地质勘查发现，该道路沿线大多属于软土地基，地层结构较为复杂，为了降低桥梁结构后期出现较为严重的不均匀沉降现象，在施工中采用桩基形式。在实际施工过程中，原有沿线道路建设较早，沿线布设有较多的地下管线，且存在资料不齐全的问题，对此次桩基施工造成较大的影响。此次工程采用了三种施工方式：钻孔灌注桩、预制钢筋混凝土打入桩以及PHC桩。为了能够加快施工建设的进度，在一些管线明确的地段全部采用PHC桩和预制钢筋混凝土打入桩，在管线复杂地段，则采用对周围影响较小的钻孔灌注桩模式施工。预制钢筋混凝土打入桩在设计时为保证达到7度抗震设防烈度和足够的承载能力，桩身混凝土设计标号经综合计算后设定为C30，桩断面尺寸设计为450mm×450mm，长度结合地段情况设计为30～48m，设计单桩承载能力在1100kN以上。
PHC桩也被称之为高强度预应力砼管桩。在此次设计中，当桩尖持力层在30m以上时，采用该种桩基结构模式，经综合对比三种结构模式，此时采用PHC桩不仅具有更高的承载能力，单桩承载能力达到3000kN以上，而且经济性也更高，将其引入到工程项目中有较大的优势。钻孔灌注桩属于较为传统的桩基设计模式，本次工程项目根据地理位置和桥梁整体情况设计两种直径的桩结构（φ800和φ1000），设计单桩承载能力在2800～3200kN。
4.3 桥墩设计
在此次结构化设计中，重点对桥墩部位做出了优化，要求桥墩既具有较高的美观性，又能够达到高架承载的要求，且不会影响到地面车辆的正常运行。标准桥墩下承台设计厚度2.5m，承台宽度14m，桥墩盖梁在设计施工中采用T型预应力混凝土结构，盖梁的悬臂长度为6.5m，并将部分盖梁高度隐藏在梁内部区域，这使得桥墩不仅外观更加简洁，而且其自身重量也显得更加轻巧，具备更高的承载能力和稳定性。
考虑到高架桥结构设计中，存在的部分加减速区域会加宽桥面，此时标准桥墩无法满足支撑有效性。为满足结构的整体强度，在设计中对桥墩做出适当改进优化，转变为门式桥墩结构。在地面机动车辆和非机动车辆之间的隔离带分别增加一根立柱，以此形成对桥面拓宽区域的支撑，从而保证桥梁结构整体的稳固性，使其整体性能得到优化，这样也不会影响到原有路面车辆的正常行驶。
此外，在该工程项目中对高架桥结构的上部也做出了优化。综合比较主梁形式、跨径布置、现浇层构造等，从整体上对结构做出优化。从该项目施工设计优化前后的工程造价对比来看，优化后将能够节省较多的费用，且桥梁结构的稳固性和耐久性也更高。
5 结束语
随着我国社会的不断发展，道路桥梁工程的设计与施工关系着我国城市经济的发展速度。在实际设计施工过程中，应用结构化设计，可以有效提高道路桥梁设计的科学性和实用性。基于结构化设计的道路桥梁设计施工，有着较强的稳定性和耐久性，而且还可以在一定程度上降低建筑成本，可以有效促进现代化道路桥梁设计的发展。
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