結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

李凱

摘 要：作為道橋設(shè)計(jì)工作者，在開展道橋設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，一定要確保項(xiàng)目具有較高的安全性，而且持久性良好，同時(shí)還要考慮項(xiàng)目資金以及建設(shè)能力等要素，總之要保證設(shè)計(jì)最優(yōu)，保證項(xiàng)目結(jié)構(gòu)最佳。在過去的設(shè)計(jì)工作中，我們常常使用定值法設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，此法的缺點(diǎn)較為明顯，即存在很多無法掌控的要素，和目前的發(fā)展規(guī)定之間有不相符的內(nèi)容存在。文章在這個(gè)前提之下，具體闡述了當(dāng)前時(shí)期我們國(guó)家的路橋項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的內(nèi)容，論述了設(shè)計(jì)原理以及方法等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)；道路橋梁設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：U442 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）34-0117-02

前言

眾所周知，道橋項(xiàng)目是國(guó)家的基礎(chǔ)項(xiàng)目，它們的存在會(huì)直接的作用于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)還關(guān)乎到廣大群眾的日常生活的開展，關(guān)乎到社會(huì)的穩(wěn)定，總之其存在意義非常重要。對(duì)此，我們必須積極開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作，尤其是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。具體來講，在開展此項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，身為設(shè)計(jì)工作者一定要認(rèn)真分析所在區(qū)域的交通條件以及地質(zhì)特征等要素，以此來幫助我們更好地展開設(shè)計(jì)工作。筆者以多年的工作經(jīng)驗(yàn)為前提，具體闡述了該設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)。

1 道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的可行性

在開展道橋項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，積極展開結(jié)構(gòu)化內(nèi)容有著非常明顯的意義，比如能夠切實(shí)提升項(xiàng)目的實(shí)用價(jià)值，能夠確保方案最佳。具體來講，它帶給我們的益處有如下一些。首先，可以確保項(xiàng)目品質(zhì)良好，保證設(shè)計(jì)內(nèi)容合乎國(guó)家要求。其次，在具體的運(yùn)用的過程中，能夠保證項(xiàng)目的安全指數(shù)高，保證符合國(guó)家規(guī)定。在開展設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，為了增加設(shè)計(jì)的可行性，需要高度關(guān)注構(gòu)件的受力特性等內(nèi)容，對(duì)此就需要認(rèn)真落實(shí)結(jié)構(gòu)化內(nèi)容，以此來提升項(xiàng)目的安全指數(shù)。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

當(dāng)我們開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，身為設(shè)計(jì)者一定要認(rèn)真遵守如下原則。第一，安全原則，它同樣是最為基本的原則。第二是適用性，它是我們?cè)O(shè)計(jì)的主要目的。第三，經(jīng)濟(jì)，該原則是設(shè)計(jì)的過程中必須認(rèn)真關(guān)注的內(nèi)容。在以往開展設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，雖說從總體上來看設(shè)計(jì)措施和國(guó)家要求之間沒有明顯的不符之處，不過在具體的運(yùn)行的過程中還是有很多的問題存在的，這嚴(yán)重的影響到項(xiàng)目的后續(xù)運(yùn)行。因此本文對(duì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式做出如下分析。

2.1 科學(xué)性原則

在開展項(xiàng)目施工工作的時(shí)候，一定要認(rèn)真選擇結(jié)構(gòu)形式，以此來保證結(jié)構(gòu)最優(yōu)，保證項(xiàng)目合理。在總體構(gòu)架保持不變的前提下，調(diào)節(jié)它的結(jié)構(gòu)化方位，合理優(yōu)化內(nèi)在結(jié)構(gòu)。此舉會(huì)使得橋梁發(fā)生問題的幾率降低，進(jìn)而確保結(jié)構(gòu)科學(xué)合理。

2.2 簡(jiǎn)約化原則

在設(shè)計(jì)的時(shí)候要避免結(jié)構(gòu)過于繁瑣，借助簡(jiǎn)化路徑，確保力能夠被合理的釋放，進(jìn)而增加結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度，確保材料用量降低，成本減少，更好的創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.3 整體性原則

在開展優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，要切實(shí)將它的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，只有這樣才可以確保結(jié)構(gòu)的總體性得以更好的體現(xiàn)。對(duì)于那些特殊的項(xiàng)目要著重關(guān)注，以此來確保它的穩(wěn)固性高。借助總體設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)受力水平強(qiáng)化，在保證品質(zhì)不受影響的前提之下，合理掌控橋梁建設(shè)過程中的耗損。

2.4 綜合性原則

在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，要從材料以及結(jié)構(gòu)兩點(diǎn)上分析。首先，對(duì)于橋梁不一樣的位置應(yīng)該認(rèn)真考慮使用何種材料，只有使用的材料正確了才可以確保結(jié)構(gòu)合理，確保品質(zhì)良好。其次，對(duì)于不一樣的受力情況要具體分析，確保設(shè)計(jì)效果良好，實(shí)現(xiàn)我們的預(yù)期目的。

2.5 連續(xù)性原則

最近幾年，我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，此時(shí)無形之中使得交通量增加，使得道橋項(xiàng)目的總數(shù)變多，運(yùn)行壓力加大。在這種前提之下，要想保證項(xiàng)目的總體性良好，保證它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，就應(yīng)該在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，結(jié)合項(xiàng)目具體情況，確保結(jié)構(gòu)能夠具有較高的持續(xù)性。當(dāng)?shù)缆窐蛄航Y(jié)構(gòu)在受力的情況下，使得受力面積被擴(kuò)大，傳輸途徑被適當(dāng)減小。同時(shí)要擁有合理的結(jié)構(gòu)、有效節(jié)約材料、施工過程足夠便利等優(yōu)勢(shì)。在這一基礎(chǔ)上，使設(shè)計(jì)好的道路橋梁結(jié)構(gòu)具備連續(xù)性和穩(wěn)定性。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建

3.1 構(gòu)建離散化結(jié)構(gòu)

所謂離散化結(jié)構(gòu)模型，指的是在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中把原本的結(jié)構(gòu)劃分成多個(gè)構(gòu)成部分，通過這種方法能夠得出新的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模型。如此一來，在后續(xù)的受力分析中，能夠針對(duì)不同的限制部分開展測(cè)試分析工作?？偟膩碇v，此舉能夠切實(shí)提升工作的效率，而且能夠?qū)⒃痉爆嵉牟襟E簡(jiǎn)化，因此被大量的運(yùn)用到當(dāng)前的工作之中。

3.2 精簡(jiǎn)材料，降低荷載

當(dāng)我們真正開展結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，一般要將虛擬化結(jié)構(gòu)材料的可塑性以及它的彈性等指標(biāo)，然后需要應(yīng)用有限參數(shù)來隨機(jī)式模擬無限自由度狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)荷載能力。這種有限參數(shù)的選擇有著一定的概率性，但是經(jīng)過解析獲得的參數(shù)是具有可行性的。在實(shí)際結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中，一般會(huì)全面考慮荷載以及材料等因素，這可以顯著優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。為了讓結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的方案滿足道路橋梁的實(shí)際建設(shè)需求，設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注對(duì)構(gòu)建模型的計(jì)算，并且在模型上正確反映道路橋梁的受力情況。對(duì)于結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)來說，比較常有的計(jì)算方法包括網(wǎng)絡(luò)搜索法、同態(tài)設(shè)計(jì)法、求函數(shù)極限值法以及圖解法。設(shè)計(jì)人員需要選取符合道路橋梁實(shí)際情況的模型，進(jìn)而確保計(jì)算模型的合理性，保證計(jì)算結(jié)果符合真實(shí)的結(jié)構(gòu)情況。

4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中常用的解法分析

在開展路橋項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，一般使用如下的幾種解法。第一，網(wǎng)絡(luò)搜索。該方法較之于別的方法來講，更加直觀易懂。具體來講，它是把范圍之中的問題合理的劃分，此時(shí)它們就會(huì)以很多網(wǎng)格點(diǎn)的形式存在，而這些點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)計(jì)，此時(shí)我們就可以依據(jù)設(shè)定好的規(guī)律以及步驟搜索了。使用該方法能夠確保我們以最短的時(shí)間獲取所需的網(wǎng)格點(diǎn)。在使用該方法的時(shí)候，先要將其中的一個(gè)變量固定好，然后依據(jù)從大到小的次序分析其他的變量，此時(shí)就可以確保全部網(wǎng)格點(diǎn)都能夠符合規(guī)定，進(jìn)而幫助我們更好的獲取所需的數(shù)據(jù)，獲得最佳解。第二，求解函數(shù)。假如想獲知函數(shù)的極數(shù)值的話，就要把之前的不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁?，而且按照特定方法將其中的變量消掉，此舉能夠?qū)⒛繕?biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閮H僅包含單一函數(shù)的等式，進(jìn)而運(yùn)算目標(biāo)函數(shù)，此時(shí)就能夠得知函數(shù)中的極限數(shù)值了，該方法的優(yōu)勢(shì)較為明顯，因此被大范圍使用。第三，圖解。該方法的使用頻率非常高，尤其是被大量的用到二維橋梁設(shè)計(jì)工作之中，在具體的設(shè)計(jì)的過程中其牽扯到兩個(gè)變量。具體來講，它是把一個(gè)變量看成是豎向坐標(biāo)，另外的看成是橫向坐標(biāo)，結(jié)合兩點(diǎn)就能夠制作出有著特定約束性質(zhì)的圖形了。而且能夠依次得出這兩個(gè)界限被約束的范圍，進(jìn)而在這一范圍內(nèi)做出這一函數(shù)的等值線。這時(shí)設(shè)計(jì)者看到所作出的等值線和所約束范圍的邊線之間存在著相切的關(guān)系，并且這一目標(biāo)函數(shù)就是等值線和范圍邊界的切點(diǎn)。

4.2 同態(tài)設(shè)計(jì)法在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

把設(shè)計(jì)中原本的不等式約束變換成等式約束，這樣做的主要目的是為了縮小設(shè)計(jì)空間的可行性。從總體上來看，該方法獲取的解較之于原解有著很多不完善的地方，不過它仍舊被大量的運(yùn)用到當(dāng)前的道橋工程設(shè)計(jì)工作之中。這主要是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)使用此種算法的話可以確保運(yùn)算更加簡(jiǎn)單。

4.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例分析

對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)人員來講，要想從總體上功能把控結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，就應(yīng)該認(rèn)真分析它在橋梁工程中的存在意義。在開展具體的設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，身為設(shè)計(jì)人員，要認(rèn)真分析設(shè)計(jì)思想，合理使用計(jì)算方法。同時(shí)，還要結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)時(shí)期的具體需要，合理運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念。

5 結(jié)束語(yǔ)

最近幾年，由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使得交通運(yùn)輸?shù)膲毫Σ粩嘣黾?，道橋?xiàng)目總數(shù)也在變多，無形之中使得道橋工程設(shè)計(jì)工作開始受到人們的關(guān)注。這主要是因?yàn)橹挥辛己玫脑O(shè)計(jì)，才能夠保證項(xiàng)目的品質(zhì)良好，增加使用時(shí)間。筆者具體闡述了我們國(guó)家當(dāng)前時(shí)期的道橋項(xiàng)目結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容。我們堅(jiān)信隨著經(jīng)濟(jì)以及科技的高速發(fā)展，我們國(guó)家的橋梁設(shè)計(jì)工作一定會(huì)開展得更加順暢，結(jié)構(gòu)話設(shè)計(jì)必然會(huì)在大范圍內(nèi)推廣運(yùn)用。

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