結構化設計在道路橋梁設計中的應用

南 昕 容

(臨汾市建筑勘察設計院,山西 臨汾　041000)

?

結構化設計在道路橋梁設計中的應用

南 昕 容

(臨汾市建筑勘察設計院,山西 臨汾041000)

介紹了結構化設計在道路橋梁設計中的應用原則，從混凝土工程與防水結構設計兩方面，闡述了結構化設計在道路橋梁中的應用技術，并探討了結構化設計的優(yōu)化措施，從而確保工程的質量。

道路，橋梁，結構化設計，混凝土工程

道路橋梁的健康、耐久、安全不僅體現(xiàn)出設計人員的智慧與審美，還表明橋梁是否值得人們回味、能否經得住時間的考驗。因此，在道路橋梁設計中要堅持因地制宜，積極引進先進的技術及設備、施工工藝，通過最恰當?shù)慕Y構化設計應用盡可能減少各方面因素對橋梁產生的不利影響，延長道路橋梁使用壽命。

1　在道路橋梁設計中應用結構化設計的原則

如今，結構化設計在道路橋梁設計中的應用日益廣泛，它主要是把道路橋梁設計分成功能單一且相互獨立的模塊結構，并依據(jù)設計道路橋梁的要求做好概要設計工作與詳細設計工作[1]。在應用結構化設計時需遵循幾項原則：

1)預設截面范疇的形式、剛度配有模式等均要把適宜性特點凸顯出來，選擇一條最優(yōu)的路徑最大限度減輕道路橋梁構架的重量；對原有的位移狀態(tài)和既有的內力布設需進行妥善的調和，固有的原料剛度搭配也必須與預設規(guī)則相符。

2)受力傳遞路徑要具備便捷性的特點，因為只有便捷路徑的合理預設才能使支撐架構的反向受力超外側達到平衡，從而減輕結構固有的自重，為各時段施工提供便利，同時能節(jié)省很多原料。

3)結構化設計應具備接續(xù)性的特點，如果能把橋體的銜接部分劃歸成一個整體，傳遞荷載的特有路徑就能愈加簡易，同時還能拓展整體結構的受力范疇，減小運送內力，在節(jié)省建構材料的基礎上降低工程造價。

4)在結構化設計過程中要充分考慮搭配多層級原料，明辨受力架構的組合方式，因為幾何特性、受力屬性等要通過架構來表征，與所選原料特性有很大關聯(lián)，這種態(tài)勢最優(yōu)的組合能有效減輕結構的整體重力。

5)主體配件的特有受力屬性需要明辨，以便發(fā)掘潛藏的荷載能力。換言之，擬定好的橋體結構應在特有場地狀態(tài)下進行設定，如果架構復雜，總的結構化設計需側重對特有受力桿的設定，并通過改變初始設計方式來限制桿體數(shù)目，創(chuàng)設最佳的綜合態(tài)勢應用。

2　結構化設計在道路橋梁中的實踐應用

2.1應用于混凝土工程設計

1)增加鋼筋保護層厚度。在道路橋梁施工過程中，鋼筋混凝土是最常見的材料，它由鋼筋材料與混凝土共同組成[2]。盡管這種復合型材料有機結合了鋼筋材料、混凝土的應用優(yōu)勢，但在結構化設計應用中，鋼筋在外界環(huán)境因素的作用下極易腐蝕，為確保其耐久性，一般會在鋼筋混凝土的表面設置一個保護層。因此，在道路橋梁的結構化設計中要慎重考慮實際情況，如果條件允許，要合理增加鋼筋保護層的厚度，有效延長橋梁使用壽命。

2)滿足構造配筋的要求。道路橋梁混凝土結構病害會通過裂縫直接反映出來，裂縫會加大混凝土的滲透性，逐漸增強水對道路橋梁的侵蝕破壞作用。因此，控制并預防混凝土出現(xiàn)裂縫對增強其耐久性至關重要，而該類裂縫的控制與預防不僅要嚴格依據(jù)規(guī)范要求有效控制橋梁在正常使用極限狀態(tài)之下的工作裂縫，采取行之有效的構造措施更為關鍵，即結構化設計的實踐應用務必要滿足構造配筋的要求，從而防止道路橋梁工程在混凝土施工及使用環(huán)節(jié)產生大量非工作裂縫。

3)適應混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c道路橋梁施工質量、使用壽命有直接關聯(lián)，但在施工實踐中，大多數(shù)施工單位都注重追求最大化的利益，時常產生偷工減料的問題，甚至會忽視道路橋梁結構化設計的整體布局[3]。所以在應用結構化設計時必須保證混凝土的耐久性，做好配比與拌合，為控制混凝土工程施工質量提供保障。

2.2應用于防水結構設計

在正式投入使用之后，道路橋梁項目會受到外界因素的諸多影響，尤其是路面排水，它會直接影響橋梁結構的耐久性、穩(wěn)定性，所以在應用結構化設計時必須強調防水結構設計，科學布置防水層，并選用密實性好的混凝土，添加鋼筋網、水泥基滲透結晶材料或復合纖維混凝土，在防治混凝土開裂的同時提高橋梁結構防水效果。在設計道路橋梁的防水層結構時需注意幾個問題：1)增強橋梁的粘結性，選擇優(yōu)質瀝青材料，確保其不起皮、不脫落；2)一體化鋪裝橋梁路面與混凝土；3)優(yōu)化設計泄水管道，尤其要注意科學安裝泄水管，避免泄水管漏水；4)增加橋梁結構防水層的抗拉強度與延展性。

3　道路橋梁結構化設計的優(yōu)化

3.1有效增強橋梁結構的抗震性能

部分道路橋梁會在地震多發(fā)區(qū)域使用，而地震會嚴重破壞橋梁，由于在應用結構化設計時已經對動荷載作用進行了考慮，因而在鞏固動荷載時還要增強橋梁結構的抗震性能，綜合考慮抗震性能與動荷載。要想增強道路橋梁結構的抗震性能，就必須確保橋梁施工質量，充分考慮每一個環(huán)節(jié)：1)不僅要完善操作工藝，還要增加材料在結構內部的整體連續(xù)性；2)強化道路橋梁支座的錨固，增強結構與墩臺之間的連接強度；3)適當增加配筋，使結構的延性更強；4)強化橋梁結構的不良土層，如有必要還需及時替換；5)采取結構構造措施處理道路橋梁結構薄弱的地方。增強橋梁結構的抗震性能不但能加強橋梁抵抗動荷載的能力，還能在發(fā)生地震時充分發(fā)揮防護作用。

3.2重視解決橋梁的疲勞損傷問題

由于工作場所及用途的差異，橋梁結構主要承受風荷載、車輛荷載，這些都是動荷載，它會使道路橋梁結構的內部產生循環(huán)應力，從而導致結構在循環(huán)振動中持續(xù)積累疲勞損傷[4]。在各方面因素的影響下，橋梁結構施工很難做到內部材料的連續(xù)與均勻，其中潛藏了很多細微的缺陷，它們會在動荷載的往復作用下持續(xù)發(fā)展成大損傷，當積累到一定程度就會出現(xiàn)肉眼可見裂紋，而裂紋的出現(xiàn)極可能在今后某個時間突發(fā)災難性的結構脆性斷裂，帶來嚴重后果。所以為預防發(fā)生災難，在應用結構化設計時就要做好防治橋梁結構疲勞損傷的工作，做到防患于未然。

3.3處理道路橋梁結構的細節(jié)問題

此處的細節(jié)問題具體是指道路橋梁結構斜腹桿的混凝土在拉力作用下出現(xiàn)開裂問題，泥巖地基問題以及橋墩抗推問題。一般情況下是選擇局部預應力方法把混凝土在拉力影響下出現(xiàn)的開裂問題解決掉，在斜腹桿里置入冷拉級預應力鋼筋，并基于拱片預制成型進行張拉錨固，在減輕斜腹桿拉應力的同時降低混凝土大寬度裂縫帶來的危害；面對泥巖地基問題，通常是選擇巖面防水封閉技術，當依據(jù)標準完成地基工程施工之后，應平整整個泥巖地基的基底，并在地基上面澆筑一層防水混凝土，避免地基表層出現(xiàn)膨化現(xiàn)象；對于道路橋梁橋墩的抗推問題，通常是在墩頂加設水平拉桿，確保橋墩基底應力與國家相關規(guī)范及標準相符，盡可能提高整個道路橋梁結構的穩(wěn)定抗滑性能。

4　結語

最近幾年，國內基礎建設事業(yè)持續(xù)發(fā)展，作為交通運輸業(yè)核心的道路橋梁要想在建設上取得巨大進步，就必須做好結構化設計，為順利施工提供可靠的保障。而在道路橋梁設計中應用結構化設計不僅能確保工程質量，還能確保工程的經濟性、安全性，優(yōu)化應用結構化設計有很大的使用價值及廣闊的市場前景，需在日常工作中繼續(xù)深入研究并加強實踐。

[1]俞娟，楊俊寧.橋梁結構設計的確定和優(yōu)化探討[J].珠江水運，2014(24)：48-49.

[2]趙運輸.公路橋梁設計中結構化方法設計應用[J].江西建材，2015(16)：143-144.

[3]陳建華.連續(xù)鋼構橋梁的結構設計及施工探究[J].中國新技術新產品，2016(6)：117.

[4]陳明.基于施工角度的橋梁結構優(yōu)化設計分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2015(17)：223-224.

Application of structural design in road bridge design

Nan Xinrong

(LinfenBuildingSurvey&DesignInstitute,Linfen041000,China)

The thesis introduces the application principles of structural design in road bridge design. Starting from two aspects of concrete engineering and waterproofing structure design, it describes the application technologies of structural design in road bridge, and explores structural design optimizing measures, so as to guarantee the engineering quality.

road, bridge, structural design, concrete engineering

1009-6825(2016)23-0184-02

2016-06-07

南昕容(1974- )，女

U442.5

A