道路橋梁設計中結(jié)構(gòu)化設計的應用分析

王功浩

道路橋梁設計中結(jié)構(gòu)化設計的應用分析

王功浩

（平頂山市公路交通勘察設計院，河南 平頂山 465200）

本文首先闡述結(jié)構(gòu)化設計的重要性，然后分析結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用原則，最后探討結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的具體應用，即在防水設計中的應用、在增加鋼筋保護層的厚度方面的應用、在提高混凝土的耐久性方面的應用、在增加構(gòu)造配筋方面的應用等幾方面。

道路橋梁；結(jié)構(gòu)化設計；設計原則

1 結(jié)構(gòu)化設計的重要性

在較長一段時間的道路橋梁設計中，設計人員普遍較為重視橋梁自身的強度，而忽視橋梁的其耐力和承受力。但是，在實際道路交通運營過程中，橋梁開裂、構(gòu)件扭曲等現(xiàn)象通常會引發(fā)橋梁事故。這主要是因為在進行橋梁設計時，工作人員將重心放在橋梁的耐受強度上，忽視橋梁的使用極限和耐久性。在傳統(tǒng)橋梁設計過程中，工作人員編制設計方案主要依據(jù)以前的設計經(jīng)驗和道路橋梁的項目要求，在設計方案中，明確道路橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸、制作技術、材料選擇、結(jié)構(gòu)布置等，對橋梁的經(jīng)濟性、實用性、科學性進行分析，對其力學性能進行計算，對其可行性進行檢驗，并根據(jù)道路橋梁施工現(xiàn)場的實際情況對設計方案進行調(diào)整和修改。在設計橋梁時，設計師將設計重點放在橋梁結(jié)構(gòu)布局及結(jié)構(gòu)強度上，而對對橋梁的承受力及耐久性考慮不足，而在傳統(tǒng)設計過程中對設計方案的修改和調(diào)整，雖然能保證設計方案的可行性和安全性，但并不是橋梁設計的最優(yōu)方案。隨著道路橋梁設計技術的不斷發(fā)展和對橋梁強度、耐用性要求的提高，采用結(jié)構(gòu)化設計手段進行橋梁設計顯得越來越重要。運用結(jié)構(gòu)化設計手段的實質(zhì)是將道路橋梁的整體結(jié)構(gòu)分為若干個功能單一、互相獨立的個體，根據(jù)道路橋梁結(jié)構(gòu)設計的要求，及時完成概要設計和詳細設計，對設計結(jié)構(gòu)圖進行科學描繪，綜合施工現(xiàn)場的實際情況對設計方案進行適當修改和完善［1］。運用結(jié)構(gòu)化設計手段可以對設計方案進行不斷完善，保證道路橋梁項目的工程進度和工程質(zhì)量，促進道路橋梁的進一步發(fā)展，推動相關設計和施工技術的進步，在實現(xiàn)項目建設的經(jīng)濟效益的同時取得良好的社會效益。

2 結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用原則

2.1 連續(xù)性

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國機動車保有量不斷增多，交通運輸量逐年增加，導致道路橋梁的荷載量不斷增加，因此，在對道路橋梁進行結(jié)構(gòu)化設計時，確保其穩(wěn)定性及耐久度就顯得尤為重要［2］。在設計過程中，要將項目的具體實際情況與設計方案相結(jié)合，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、橋梁受力均勻的同時，適當擴大橋梁的受力面積，縮短道路傳輸路徑，為道路橋梁工程施工提供便利，同時實現(xiàn)施工材料的節(jié)約，保證其結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，建設具有一體化、連續(xù)性的道路橋梁結(jié)構(gòu)。

2.2 整體性

設計道路橋梁結(jié)構(gòu)時，要重視其結(jié)構(gòu)的整體性，并重點關注道路橋梁的關鍵部位，提高其結(jié)構(gòu)承受能力，保證道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性［3］。此外，對其進行結(jié)構(gòu)化設計保證道路橋梁工程質(zhì)量的同時，嚴格控制道路橋梁的施工成本，實現(xiàn)道路橋梁施工的經(jīng)濟效益。

2.3 綜合性

進行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設計是在對施工材料和橋梁結(jié)構(gòu)充分考慮的基礎上，對橋梁結(jié)構(gòu)中不同部位的受力特點和應用優(yōu)勢進行重點分析后而總結(jié)出的一種優(yōu)化的設計方法。為了保證設計效果的實現(xiàn)，要對橋梁設計方案進行有針對性的修改和調(diào)整，并合理選擇設計中的具體結(jié)構(gòu)位置、安裝施工的材料，進而優(yōu)化道路橋梁結(jié)構(gòu)化設計方案，保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

2.4 科學性

綜合道路橋梁施工現(xiàn)場的具體情況，合理布局道路橋梁結(jié)構(gòu)化設計中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件［4］。在對道路橋梁結(jié)構(gòu)中的具體構(gòu)件進行調(diào)整時，要保證不會對道路橋梁整體的穩(wěn)定性造成影響，實現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化，避免在道路橋梁設計中出現(xiàn)問題和故障。

3 結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用

3.1 在防水設計中結(jié)構(gòu)化設計的應用

道路橋梁的使用壽命和施工質(zhì)量受到道路橋梁防水性能的影響。當?shù)缆窐蛄旱姆浪阅茌^差時，會導致無法迅速排出道路橋梁表面的積水，長時間積水的積聚，會侵蝕道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而影響道路橋梁的正常運轉(zhuǎn)，甚至會導致交通事故的發(fā)生。因此，做好橋梁的防水設計尤為重要。在選擇防水材料時，要嚴格控制防水材料的質(zhì)量，保證道路橋梁路面的良好的防水性能。同時，還可以添加鋼筋網(wǎng)到混凝土中，在進行道路橋梁混凝土施工時，避免雨水滲入開裂的混凝土中。對防水設計進行結(jié)構(gòu)化設計具有以下要求：①路面與混凝土的整體性，使路面與混凝土較好地粘結(jié)在一起，避免路面的脫落或起皮；②防水結(jié)構(gòu)的延展性，保證防水設計具有較好的抗拉強度；③合理、科學設計排水管道，降低雨水對道路橋梁路面的影響［5］。

3.2 在增加鋼筋保護層的厚度方面結(jié)構(gòu)化設計的應用

在道路橋梁施工設計中，鋼筋混凝土是較為常見的材料。鋼筋混凝土由鋼筋材料和混凝土構(gòu)成，同時具有兩種材料的優(yōu)點。道路橋梁在實際運用過程中，受外界各因素的影響，鋼筋容易被腐蝕，而在鋼筋混凝土層上設置一定的保護層，能提高鋼筋的耐久性。根據(jù)施工項目的實際情況進行道路橋梁結(jié)構(gòu)化設計，如果項目的成本、環(huán)境等因素滿足一定的條件，可以適當增加鋼筋保護層的厚度，從而延長道路橋梁使用壽命。

3.3 在提高混凝土的耐久性方面結(jié)構(gòu)化設計的應用

影響道路橋梁性能發(fā)揮和使用壽命的重要因素之一就是混凝土的耐久性，所以，在保證施工企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，不能忽視道路橋梁的工程質(zhì)量。設計時要充分考慮道路橋梁施工對其整體結(jié)構(gòu)的影響，選擇合適的材料，避免因原材料問題引發(fā)質(zhì)量問題。在運用結(jié)構(gòu)化設計方法設計道路橋梁時，要重視混凝土的耐久，對混凝土材料的配比進行嚴格控制，并根據(jù)相關規(guī)定設計混凝土的最大水灰比、最低強度等，提高其耐久性，保證混凝土性能的發(fā)揮。

3.4 在增加構(gòu)造配筋方面結(jié)構(gòu)化設計的應用

在混凝土結(jié)構(gòu)中，較易出現(xiàn)的問題是裂縫，若不及時對裂縫進行有效處理，會引發(fā)更嚴重的問題。如當混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，雨水會順著裂縫滲入混凝土內(nèi)部，從而腐蝕其內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)，因此，在對道路橋梁進行結(jié)構(gòu)設計時，增加構(gòu)造配筋的數(shù)量，優(yōu)化道路橋梁結(jié)構(gòu)的配置，從而有效提升其結(jié)構(gòu)的防裂性能。

4 結(jié)語

對道路橋梁進行結(jié)構(gòu)化設計時，要根據(jù)項目的具體情況和特點，改進項目設計方案中存在的問題，保證其針對性和可靠性的提高。結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁工程中的應用，推動了道路橋梁設計方式的改變，因此，我們要加強其在道路橋梁設計中的應用，從而推動我國道路橋梁行業(yè)的進步。

［1］陳菲菲.結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用［J］.黑龍江科學，2015（1）：40-41.

［2］陳杰，崔炫，來蘇群，等.淺析結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用［J］.黑龍江交通科技，2015（7）：102，104.

［3］王虎貴，宋驥妍，張晨越，等.道路橋梁中結(jié)構(gòu)化設計的實踐運用［J］.科技與企業(yè)，2016（9）：142.

［4］蔡鋒斌.結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用［J］.城市建設理論研究，2013（33）：67.

［5］焦辰龍，喬紅朝.結(jié)構(gòu)化設計在道路橋梁設計中的應用［J］.城市建設理論研究，2016（11）：61.

Structural Design Analysis of Road and Bridge Design

Wang Gonghao
（Pingdingshan Highway Traffic Survey and Design Institute，Pingdingshan Henan 465200）

This paper expounded the importance of the design of the structure,and then analyzed the application of the principle of structural design in the design of roads and bridges,and finally discussed the specific application of structured design in the design of roads and bridges,which is used in the waterproof design of the increase in the thickness of steel protection application,in terms of improving concrete durability in application,increasing structural reinforcement and the application of several aspects.

road and bridge；structural design；design principle

U442.5

A

103-5168（2017）09-0121-02

2017-08-02

王功浩（1979-），男，工程師，研究方向：道路橋梁勘察設計。