结构化设计在道路桥梁设计中的应用
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作者:谭春腾
摘 要：近年来，我国经济的持续发展带动了交通运输行业的繁荣，同时，交通运输事业的进步也成为助推经济质量进一步提升的动力。道路桥梁工程作为交通运输事业的重要构成部分，其质量保障也得到了更加广泛的关注。本文围绕结构化设计在道路桥梁工程设计中的应用，指出这一重要设计形式的必要性、应用原则与具体应用要点，以期为行业人员持续提高结构化设计质量提供参考。
关键词：结构化设计 道路桥梁设计 应用分析
在社会经济持续发展的大背景下，我国基础设施建设行业得到了极快的发展，道路桥梁工程建设规模不断扩大，为推动交通运输业发展、满足人民生活与社会生产需求作出了重要贡献。同时，社会对于道路桥梁工程的建设质量也给予了更高的关注，而要想打造出质量过硬的道路桥梁工程，首先就要保证道路桥梁设计这一基础性工作的科学性。与其他工程相比，道路桥梁工程体量较大、质量要求更高、结构更加复杂，如何把握好结构化设计中的重点内容、保证设计的合理性，是每一位设计人员必须思考与探索的关键问题。
1 结构化设计在道路桥梁设计中应用的必要性
在过去的道路桥梁建设模式中，设计流程的起始环节是完成初始方案的设定，这一过程的主要参考依据是以往的建设经验，涵盖了材料选用、总体布置、工艺流程、结构尺寸等多种要素，在初始方案设计完成后，通过结构分析与力学分析，对设计方案的可行性进行检验，并视情况进行相应的调整与纠正。可以看出，这一设计模式虽然可以对方案的可行性与安全性进行检验，但这种检验相对基础，没有涉及到最优环节，而随着社会经济的持续发展，道路桥梁建设的标准不断提高，设计需求也更加复杂，这种传统的设计模式显然无法满足道路桥梁工程设计的现实需要。
作为一种科学的设计方法，结构化设计近年来在道路桥梁设计中逐渐占据了主流，结构化设计起源于自顶向下细化、模块化与结构化等程序设计技术，是在道路桥梁的建设实践中不断形成发展的。从本质上来说，结构化设计就是将整体性设计，按照单一功能、相互独立的原则进行模块结构划分的过程，详细设计与概要设计是结构化设计的主要表现形式。这一设计模式在道桥设计中的广泛应用，大大提高了设计方案的安全性与可行性，而且也使得最优设计成为可能。
2 结构化设计在道路桥梁设计中的应用原则
2.1 科学性原则
科学性原则是指结构化设计要符合道路桥梁的安全规范与使用要求，对道路桥梁结构、横断面与道路桥梁结构配置等内容进行科学测算与安排，确保其能满足长期性的使用需要，尽可能提高道路桥梁工程的使用寿命。同时，从安全性的角度出发，通过优化道路桥梁结构内力分布，尽可能降低道路桥梁的自重。
2.2 简约化原则
简约化原则也是结构化设计在道路桥梁设计中的一项重要原则，简约化原则的应用既可以减少不必要的施工程序，使得施工成本得以科学控制，提高建设企业的经济效益，也可以压缩安全隐患的增长空间，提高工程的整体稳定性。在实际设计中，要尽可能使得道路桥梁结构力能完成直接、简单的传递，使得道路桥梁结构能平衡地分散外部负荷，以此达到降低桥梁自重、增强工程整体强度、优化施工流程的理想效果。
2.3 连续性原则
在实践中可以发现，近年来我国多数道路桥梁工程结构呈现出了自重与负荷持续增加的趋势，这也是道路桥梁建设体量增大的必然结果，为了适应这一趋势发展，就需要在结构化设计中遵循连续性的原则，从而增大结构在受力过程中的受力面积、缩短受力传递路径，以此达到增强桥梁耐久性的目的。
2.4 统合性原则
统合性原则是指在结构化设计中，要对材料、结构两大关键部分进行统筹规划，充分考虑不同结构、形状在受力与功能方面的差异，使得其共同为提高道路桥梁工程结构稳定的目的而服务。
2.5 整体性原则
道路桥梁工程各个构成部分不是孤立存在的，结构化设计的最终目的是提高其整体工程的质量及在长期使用过程中的耐久性。因此，在结构化设计中必须坚持整体性的设计原则，最大程度激发结构化设计的突出优势，尤其是要做好过载等特殊情况下桥梁整体安全的设计。同时，可以通过提高整体承重力、统筹节约总体材料用量等方式，实现质量保障与经济效益的有机统一。
3 结构化设计在道路桥梁设计中的具体应用要点
3.1 防水设计
防水设计一直都是道路桥梁设计中的重要部分，如果防水设计存在漏洞，必然会使得道路桥梁工程在投入使用之后出现路面渗漏水情况，这一方面会破坏工程的稳定性，且需要投入额外的维护成本，造成资源的不必要浪费，另一方面，路面渗漏水也会增加往来车辆的安全风险，对人民群众的生命财产安全造成威胁。因此，在设计环节要尤其重视防水设计，为提高工程的防水质量打下基础。在结构化设计中，防水设计要重点把握两个环节：其一，要优化防水层设计。通常情况下，道路桥梁工程梁面上会设计有防水层，这一防水层的主要功效在于隔离道桥使用过程中自然降水、行车泼洒等情况产生的水，避免其对工程內部结构造成破坏。因此在防水层设计中应当严格控制材料的质量，要优先选择密实度高的混凝土材料作为主材料，增强防水功能，同时考虑到混凝土在复杂环境中容易出现的开裂状况，可以适当地进行配套钢筋网的设计;也可以通过掺入水泥基结晶材料等达到提升防水层防渗效果的目的。在防水层设计完成之后，可以通过一些标准判断其是否符合防水要求，如路面粘结情况、结构整体的抗拉程度等。其二，在防水设计中还要做好泄水管道与安装环节的设计，尤其是要考虑到泄水管道的细节部分，避免这些部分出现疏漏而造成的渗水状况。
3.2 混凝土设计
结构化设计应用于道路桥梁的混凝土设计时，应当把握如下要点：其一，要满足混凝土的耐久性需求。耐久性是选取混凝土作为桥梁结构主体材料的重要原因，混凝土耐久性的高低对道路桥梁工程的使用寿命具有决定性的影响。可以发现，近年来一些道路桥梁质量隐患问题，很大程度上是由于在混凝土设计过程中对耐久性考量不当造成的。优化混凝土的耐久性设计，关键在于对水灰比、水泥用量、强度级别等进行科学测算与精确配置。其二，要加强构造配筋。无论混凝土材料应用于何种工程建设，裂缝问题均是一个绕不开的问题，这也是由混凝土本身的性质特点决定的。裂缝问题的出现，可能会使得外来杂质尤其是污水渗入道路桥梁结构中，既会加大裂缝的破裂程度，也会对内部结构进行侵蚀。因此在混凝土设计中应当通过加强构造配筋，提高混凝土结构的抗裂性能，最大程度降低裂缝问题出现的概率。其四，要合理配置防腐材料。近年来，随着基础设施工程建设规模的持续扩大，相关材料市场也呈现出繁荣的发展趋势，在进行道路桥梁工程结构化设计时，设计人员要从长远使用的视角出发，对一些重点局部位置如钢筋混凝土负弯矩区配备防腐材料设计，增强其耐久性。
4 结语
交通运输事业是社会经济运行的基础性事业，作为这一基础性事业的重要构成部分，道路桥梁工程质量的提升，是一个持续性的任务。结构化设计在道路桥梁设计中具有较大的应用优势，已经成为道桥工程的主流设计形式。设计人员要把握结构化设计的要点，充分考虑道路桥梁工程的实际情况，保证结构设计方案的可行性、安全性与可靠性，为保障道路桥梁工程的基本质量、使得其充分发挥服务于经济社会的功能打下坚实的基础。
参考文献
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[2] 王东.结构化设计在桥梁设计中的应用[J].中国住宅设施，2019（6）：54-55.
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