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

程浩

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)交通行業(yè)的需求程度和質(zhì)量要求也越來(lái)越高，交通事業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)有著不可或缺的重要作用。作為交通運(yùn)輸行業(yè)最基礎(chǔ)的組成部分，我國(guó)道橋的設(shè)計(jì)近年來(lái)受到越來(lái)越多人的關(guān)注，眾所周知，道路橋梁的設(shè)計(jì)水平是整個(gè)道橋施工工程的重要影響因素，因此在對(duì)道路和橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)必須要遵循一定的原則，擁有科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法就可以提高道橋的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在一定程度上可以提高道路和橋梁的耐久性，從而延長(zhǎng)其使用壽命。本文闡述了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的重要性和重要意義，并簡(jiǎn)述了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于道橋設(shè)計(jì)中的主要原則，接著分析了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算模型，最后列舉了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道橋設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

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)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)城市化建設(shè)速度不斷加快，各相關(guān)部門對(duì)道路和橋梁設(shè)計(jì)的重視程度逐漸增強(qiáng)，道路和橋梁的設(shè)計(jì)施工是一項(xiàng)較為系統(tǒng)的工程，需要對(duì)道路原有情況和建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行具體勘察，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和基本的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，這樣才能保證具體的設(shè)計(jì)情況符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是一種新型的施工設(shè)計(jì)理念，它是在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法上進(jìn)行更新和改良后的結(jié)果。通過(guò)以往的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)證明，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路和橋梁設(shè)計(jì)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此加強(qiáng)道橋設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方案具有重要的意義。

1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的重要性和意義

1.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的重要性

在過(guò)去的施工設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的一般過(guò)程是相關(guān)人員首先根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)制定出一套最初的方案，最初的設(shè)計(jì)方案包括工程的材料選擇、工程的施工技術(shù)、工程的具體工期和工程的整體布局等；其次對(duì)工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析審核，依據(jù)最初的設(shè)計(jì)圖紙對(duì)工程結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性進(jìn)行審核，只有符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)行下一步工序；最后對(duì)設(shè)計(jì)的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)模擬處理，觀察方案是否具備力學(xué)上的可行性，并根據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和更改。從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的流程上分析，設(shè)計(jì)中更注重工程的安全性和可行性，但是卻忽略了工程的施工質(zhì)量，這無(wú)疑不滿足現(xiàn)階段人們對(duì)道路和橋梁的設(shè)計(jì)需求，因此我們亟待尋找一種更為合理的工程設(shè)計(jì)方式。

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是指自上而下對(duì)道路和橋梁進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，它主要的設(shè)計(jì)理念是將施工工程劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)模塊。這種設(shè)計(jì)模式一方面是滿足了現(xiàn)今道路和橋梁設(shè)計(jì)的發(fā)展需要，另一方面有利于促進(jìn)施工工程達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)狀態(tài)。

1.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的意義

從過(guò)去道橋施工工程中看，傳統(tǒng)的道橋施工工程更加重視道路和橋梁本身的強(qiáng)度，過(guò)去道路和橋梁本身承重能力和耐力都很好，但是近年來(lái)因道路和橋梁質(zhì)量存在問(wèn)題而發(fā)生事故的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。通過(guò)分析具體事故可知，很多都是因?yàn)榈缆泛蜆蛄洪_裂，橋梁扭曲等結(jié)構(gòu)性構(gòu)件損壞導(dǎo)致公路和橋梁的使用功能受到影響進(jìn)而引發(fā)事故發(fā)生，這都是因?yàn)樵趯?duì)公路和橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)雖然對(duì)其本身的強(qiáng)度進(jìn)行了加固，但是沒有對(duì)耐久性等問(wèn)題進(jìn)行重視導(dǎo)致的。在傳統(tǒng)的道橋工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者在確定了某個(gè)設(shè)計(jì)方案之后都會(huì)采取一定的方法和措施對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)篩選的方法雖然得到了實(shí)際可行的設(shè)計(jì)方案，但是并沒有在多個(gè)設(shè)計(jì)方案中優(yōu)中選優(yōu)，隨著當(dāng)前道橋建筑的復(fù)雜程度的增加和要求的增加，這種方式已經(jīng)滿足不了道橋工程在設(shè)計(jì)上的需求，為了更好地設(shè)計(jì)篩選出最佳設(shè)計(jì)方案應(yīng)該將道橋的設(shè)計(jì)看作一個(gè)個(gè)模塊結(jié)構(gòu)，對(duì)每一個(gè)模塊再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，這樣組合起來(lái)的方案可以最大程度地增強(qiáng)公路和橋梁的使用壽命，提高其安全系數(shù)。

2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于道橋設(shè)計(jì)中的主要原則

2.1 科學(xué)性原則

在對(duì)道路和橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該遵循科學(xué)化的原則，對(duì)道橋的結(jié)構(gòu)部分應(yīng)該進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，尤其要重視橫截面與道橋結(jié)構(gòu)的配置，并在合理的范圍內(nèi)改變調(diào)整道橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分配，最大程度地減輕道橋本身的自重，確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)化。

2.2 簡(jiǎn)約化原則

第二要在道橋結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)中確保設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)約化，盡量用簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)道路和橋梁中受力均勻直接傳遞，這樣道路和橋梁受到的外部同行車輛的負(fù)荷就可以更加均勻的分散開，另外還在一定程度上增強(qiáng)了道橋自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，最后由于建筑材料得到了簡(jiǎn)化，一方面減輕了道橋的自重，另一方面降低了工程的施工成本，增加了道橋工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 連續(xù)性原則

當(dāng)前的道橋結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力越來(lái)越大，同時(shí)自重也越來(lái)越大，為了適應(yīng)這一趨勢(shì)并加以改善就需要在道路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃中重視構(gòu)造的連續(xù)性問(wèn)題，以確保道路橋梁在受到應(yīng)力時(shí)可以增加有效受力面積，分散道路和橋梁局部受到的應(yīng)力，從而提高道路和橋梁的穩(wěn)定性。

2.4 整體性原則

最后對(duì)道路和橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該重視和強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的整體性原則，加大道路和橋梁的統(tǒng)一性和全局效果，這樣當(dāng)有超載等意外情況發(fā)生時(shí)能夠更好地保證道橋的整體安全。

3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道橋防水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在道橋設(shè)計(jì)工程中，道路和橋梁的防水設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，道路和橋梁防水性能的好壞直接影響到其整體質(zhì)量和使用壽命。在多雨的季節(jié)如果道路和橋梁的防水和排水效果欠佳，就會(huì)導(dǎo)致積水不能及時(shí)的排出，大量雨水積壓在道路和橋梁的表面，久而久之就會(huì)造成雨水滲漏到道路和橋梁的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成腐蝕，影響其正常使用。因此在對(duì)道橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分的重視防水設(shè)計(jì)，將防水層的設(shè)計(jì)結(jié)合到道橋的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)之中，首先要增強(qiáng)道路和橋梁防水層的性能，在設(shè)計(jì)材料上選擇防水性能更好的結(jié)晶材料混凝土或者復(fù)合纖維混凝土，這樣可以增強(qiáng)防水層的密實(shí)性，有效提高道路橋梁的防水性能。另外在設(shè)計(jì)中可以加入鋼筋網(wǎng)以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，防止混凝土開裂，有效地阻止雨水通過(guò)混凝土進(jìn)入道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在對(duì)防水層進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)時(shí)，主要思想是將混凝土的設(shè)計(jì)和路面的設(shè)計(jì)看作一個(gè)整體，從而增加道路橋梁的黏合性，減少雨水等對(duì)表面的危害。

3.2 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在混凝土施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

道路和橋梁施工的另一個(gè)十分重要的內(nèi)容就是混凝土的施工工程，在實(shí)際的工程中可以采用鋼筋混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)普通的混凝土以增強(qiáng)混凝土本身的質(zhì)量，由于鋼筋混凝土是一種較為復(fù)雜的混合型材料，極易受到外界環(huán)境和因素的腐蝕，所以在施工設(shè)計(jì)中應(yīng)該對(duì)鋼筋混凝土加以保護(hù)層設(shè)計(jì)，加大對(duì)鋼筋混凝土的保護(hù)延長(zhǎng)其使用壽命，因此有效地將結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到混凝土施工中，可以很大程度地提升混凝土的穩(wěn)定性和耐久性。另外，除了要增加混凝土的穩(wěn)定性和耐久性之外，還應(yīng)該對(duì)混凝土的斷裂現(xiàn)象加以控制增強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)抗裂能力，我們可以通過(guò)增強(qiáng)構(gòu)造配筋得以實(shí)現(xiàn)。

總體來(lái)說(shuō)，當(dāng)今道路和橋梁在社會(huì)發(fā)展中有重要的地位，它不僅促進(jìn)了社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，因此我們要做好對(duì)道路和橋梁的設(shè)計(jì)工作以確保工程能夠順利完工投入使用，綜合以上的內(nèi)容可知，在對(duì)道橋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該運(yùn)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方式保證設(shè)計(jì)工程的可行性和合理性，在確保道路橋梁結(jié)構(gòu)合理、功能完善的基礎(chǔ)上，達(dá)到對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)的綜合性目標(biāo)。

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