結構化設計在道路橋梁設計中的應用探究
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摘 要：隨著我國社會經濟的快速發展，道路橋梁工程的整體設計有了明顯的進步。為了使道路橋梁設計更加的精細化和高效化，必須運用結構化設計理念。本文分析了結構化設計在道路橋梁設計中的實際應用，有效保證了道路橋梁設計的整體優化水平。
關鍵詞：結構化設計;道橋設計;離散式模型
中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）07-0113-02
Abstract： With the rapid development of social economy in China， the overall design of road and bridge engineering has made remarkable progress. In order to make the design of road and bridge more refined and efficient， structural design concept must be applied. This paper analyzed the practical application of structured design in road and bridge design， effectively guaranteed the overall optimization level of road and bridge design.
Keywords： structural design;road and bridge design;discrete model
在道路橋梁結構設計過程中，必須保證橋梁設計整體的安全性、適用性和經濟性。在傳統道路橋梁設計過程中，主要目標是滿足設計的規范需求。但是，這種設計方法并沒有針對道路橋梁中存在的問題和各種意外因素進行判斷，也無法提高道路橋梁設計的經濟性和實用性，所以必須運用結構化的設計提高整個道路橋梁施工的安全性與穩定性[1]。
1 結構化設計在道路橋梁設計中應用的必要性
首先在傳統道路橋梁設計過程中，必須針對橋梁的材料尺寸制造工藝等方面進行全面分析，并且針對結構類型進行研究，通過運用力學的手段計算橋梁結構設計的可行性，按照不同的施工類型進行修改。盡管這種設計方法應用非常普遍，但是，當道路橋梁發生沉降時，極易導致通行車輛出現頻繁跳車，也會使路橋工程地基結構下沉的程度更深。在結構化方法設計過程中，主要通過自頂向下細化、模塊化、結構化的設計程序，對道路橋梁的具體功能和相互獨立的模塊結構進行設計，根據結構圖提高道路橋梁設計描述的整體質量。在道路橋梁設計應用的同時，必須根據道路橋梁的實際發展狀況進行判斷與分析，以提高道路橋梁設計的整體效果[2]。
2 結構化設計不同的模型
2.1 離散式模型
在結構化設計過程中，必須將結構的無限自由度轉化為有限自由度。所以，需要對整個模型進行分解，將整體結構劃分成不同的模塊，即離散化結構設計。通過這樣的設計方式，既能保證不同結構之間的受力，又能夠簡化設計的內容。
2.2 模型化設計
通過運用力學原理對道路橋梁的不同結構進行拆分，明確橋梁結構的規律，通過處理結構的主要矛盾，保證整個道路橋梁結構設計更加具體，使得實際施工過程中能夠更加方便快捷。
2.3 簡化材料的荷載設計
通常情況下，結構在設計過程中，必須針對材料的理想塑性和理想彈性進行分析。通過結構化的設計，能夠利用各種軟件，對結構的參數進行無線模擬，保證結構材料的自由度和隨機概率不斷變化。通過對這些有限參數進行分析，能夠優化整個材料設計的整體效果，通過結構化的設計能夠提高材料的整體荷載，并且在計算時得到簡化促進施工結構整體設計質量的提升。在對道路橋梁結構設計優化的過程中，要合理選擇計算模型，只有加強對橋梁實際受力情況的分析，才能夠真正反映出橋梁結構的受力變化效果。在選取計算模型過程中，考慮結構優化的具體情況才能夠確定最合適的計算模型。
3 結構化設計常用的方法
3.1 圖解法
通過利用二維結構的設計理念對設計結構進行變換，轉變為橫坐標與縱坐標的模型，運用約束條件使得整個曲線圖形的上下約束線內部的目標函數得到控制。通過一系列的等值線和可行區域的外切界限相接，保證目標函數的獲取質量[3]。
3.2 同態設計法
同態設計法是將不等式轉換為約束等式，減少了空間設計的可行性。在實際結構設計中，充分約束具體的結構構件，提高橋梁設計的整體質量，運用同態設計法減少復雜結構設計的問題。
3.3 網絡搜索
運用網絡搜索能夠將一定范圍內的道路橋梁結構轉變成網格點，而不同的網格點代表不同的設計方案。根據相應的規律逐漸搜索網格點，在短時間內尋找到最優的網格點。通過網絡搜索能夠保證橋梁設計的整體效果。在運用網絡搜索方法設計時，首先要明確固定變量，并且對其他的變量進行驗證，獲得所有的搜索點，保證這些數據點符合約束條件，最后要選出符合目標函數的標準，這都屬于最優解。
4 結構優化設計在道路橋梁中的應用原則
在采用結構優化設計方案的過程中，首先應該針對橋梁剛度和截面形式，進行科學合理的判斷，要想減輕整體結構的重量，必須調整結構的位移和內力分布范圍，保證材料配置剛度符合相關設計規范要求。這樣不僅可以提高施工效果，而且還能節約施工材料。在施工設計過程中，必須符合連續性的要求，全面分析道路橋梁各個部分的形態，提高線路設計的整體質量，保證結構受力范圍不斷增大，減少因為結構自身的承載力受到整體內力的影響，減少材料的使用。通過運用結構化設計判斷不同材料的幾何形狀和受力特征，并且要針對不同材料的性能進行充分組合，達到減少結構材料使用的目的，也能提高整體的結構質量。在運用結構化設計的過程中，還要充分研究各部分的構件受力性能，最大程度上體現受力結構的特點，保證橋梁結構，以滿足不同施工要求和不同環境的設計需求，對各種情況進行優化，使受力桿的數量不斷減少，并且達到綜合運用的效果。
5 結構化設計在道路橋梁設計中的不同應用
5.1 結構化設計在道路橋梁工程中的防水設計應用
道路橋梁結構化設計對整個道路橋梁施工具有非常關鍵的影響，如果在路面上出現滲水問題無法及時排出，容易導致路面滲漏，進而影響道路橋梁的實際使用效果。為此，必須加強道路橋梁路面防水層的設計規劃，進一步提高結構化設計的整體質量。首先應該在防水層進行重點部署保證鋪設防水層，有效避免雨水滲漏，通過選擇密實度更高的混凝土作為整個混凝土表面的原材料，而且還應混入鋼筋網絡，減少混凝土開裂的概率，進而達到防水的目的。另外，通過運用防水層結構設計，能夠保證路面的黏結性，避免路面掉皮脫落的問題，使得混凝土與路面形成統一的整體，保證路橋的抗拉強度和延展性。
5.2 結構化設計在路橋施工中混凝土施工中的應用
混凝土施工包括鋼筋和混凝土，在道路橋梁施工中，必須保證鋼筋具有耐腐蝕的特點。通過運用結構性設計能夠判斷影響鋼筋腐蝕性的變量因素，從而優化鋼筋混凝土的整體施工效果。另外，通過結構性設計，能夠保證混凝土的持久性。由于混凝土在施工過程中出現削減工料的現象，在結構設計過程中，忽視了整體布局的問題，很容易導致計算失誤。所以，在混凝土設計的過程中，必須保證混凝土的整體耐久性，不斷提高混凝土的耐久性，加強材料配合比的管理。
6 結論
通過深入分析結構化設計在道路橋梁設計中的使用情況，優化了道路橋梁整體施工設計的效果，提高了橋梁整體的穩固性和安全性。
參考文獻：
[1]樂建元.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].交通世界，2018（15）：128-129.
[2]胡啟榮，孫建國.結構化設計在道路橋梁設計中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2018（12）：144.
[3]任傳林.淺議結構化設計在道路橋梁設計工作中的應用[J].工程建設與設計，2018（5）：88-89，92.
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