结构化设计在道路桥梁设计中的应用探究

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　　摘 要：随着我国社会经济的快速发展，道路桥梁工程的整体设计有了明显的进步。为了使道路桥梁设计更加的精细化和高效化，必须运用结构化设计理念。本文分析了结构化设计在道路桥梁设计中的实际应用，有效保证了道路桥梁设计的整体优化水平。
　　关键词：结构化设计;道桥设计;离散式模型
　　中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：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
　　在道路桥梁结构设计过程中，必须保证桥梁设计整体的安全性、适用性和经济性。在传统道路桥梁设计过程中，主要目标是满足设计的规范需求。但是，这种设计方法并没有针对道路桥梁中存在的问题和各种意外因素进行判断，也无法提高道路桥梁设计的经济性和实用性，所以必须运用结构化的设计提高整个道路桥梁施工的安全性与稳定性[1]。
　　1 结构化设计在道路桥梁设计中应用的必要性
　　首先在传统道路桥梁设计过程中，必须针对桥梁的材料尺寸制造工艺等方面进行全面分析，并且针对结构类型进行研究，通过运用力学的手段计算桥梁结构设计的可行性，按照不同的施工类型进行修改。尽管这种设计方法应用非常普遍，但是，当道路桥梁发生沉降时，极易导致通行车辆出现频繁跳车，也会使路桥工程地基结构下沉的程度更深。在结构化方法设计过程中，主要通过自顶向下细化、模块化、结构化的设计程序，对道路桥梁的具体功能和相互独立的模块结构进行设计，根据结构图提高道路桥梁设计描述的整体质量。在道路桥梁设计应用的同时，必须根据道路桥梁的实际发展状况进行判断与分析，以提高道路桥梁设计的整体效果[2]。
　　2 结构化设计不同的模型
　　2.1 离散式模型
　　在结构化设计过程中，必须将结构的无限自由度转化为有限自由度。所以，需要对整个模型进行分解，将整体结构划分成不同的模块，即离散化结构设计。通过这样的设计方式，既能保证不同结构之间的受力，又能够简化设计的内容。
　　2.2 模型化设计
　　通过运用力学原理对道路桥梁的不同结构进行拆分，明确桥梁结构的规律，通过处理结构的主要矛盾，保证整个道路桥梁结构设计更加具体，使得实际施工过程中能够更加方便快捷。
　　2.3 简化材料的荷载设计
　　通常情况下，结构在设计过程中，必须针对材料的理想塑性和理想弹性进行分析。通过结构化的设计，能够利用各种软件，对结构的参数进行无线模拟，保证结构材料的自由度和随机概率不断变化。通过对这些有限参数进行分析，能够优化整个材料设计的整体效果，通过结构化的设计能够提高材料的整体荷载，并且在计算时得到简化促进施工结构整体设计质量的提升。在对道路桥梁结构设计优化的过程中，要合理选择计算模型，只有加强对桥梁实际受力情况的分析，才能够真正反映出桥梁结构的受力变化效果。在选取计算模型过程中，考虑结构优化的具体情况才能够确定最合适的计算模型。
　　3 结构化设计常用的方法
　　3.1 图解法
　　通过利用二维结构的设计理念对设计结构进行变换，转变为横坐标与纵坐标的模型，运用约束条件使得整个曲线图形的上下约束线内部的目标函数得到控制。通过一系列的等值线和可行区域的外切界限相接，保证目标函数的获取质量[3]。
　　3.2 同态设计法
　　同态设计法是将不等式转换为约束等式，减少了空间设计的可行性。在实际结构设计中，充分约束具体的结构构件，提高桥梁设计的整体质量，运用同态设计法减少复杂结构设计的问题。
　　3.3 网络搜索
　　运用网络搜索能够将一定范围内的道路桥梁结构转变成网格点，而不同的网格点代表不同的设计方案。根据相应的规律逐渐搜索网格点，在短时间内寻找到最优的网格点。通过网络搜索能够保证桥梁设计的整体效果。在运用网络搜索方法设计时，首先要明确固定变量，并且对其他的变量进行验证，获得所有的搜索点，保证这些数据点符合约束条件，最后要选出符合目标函数的标准，这都属于最优解。
　　4 结构优化设计在道路桥梁中的应用原则
　　在采用结构优化设计方案的过程中，首先应该针对桥梁刚度和截面形式，进行科学合理的判断，要想减轻整体结构的重量，必须调整结构的位移和内力分布范围，保证材料配置刚度符合相关设计规范要求。这样不仅可以提高施工效果，而且还能节约施工材料。在施工设计过程中，必须符合连续性的要求，全面分析道路桥梁各个部分的形态，提高线路设计的整体质量，保证结构受力范围不断增大，减少因为结构自身的承载力受到整体内力的影响，减少材料的使用。通过运用结构化设计判断不同材料的几何形状和受力特征，并且要针对不同材料的性能进行充分组合，达到减少结构材料使用的目的，也能提高整体的结构质量。在运用结构化设计的过程中，还要充分研究各部分的构件受力性能，最大程度上体现受力结构的特点，保证桥梁结构，以满足不同施工要求和不同环境的设计需求，对各种情况进行优化，使受力杆的数量不断减少，并且达到综合运用的效果。
　　5 结构化设计在道路桥梁设计中的不同应用
　　5.1 结构化设计在道路桥梁工程中的防水設计应用
　　道路桥梁结构化设计对整个道路桥梁施工具有非常关键的影响，如果在路面上出现渗水问题无法及时排出，容易导致路面渗漏，进而影响道路桥梁的实际使用效果。为此，必须加强道路桥梁路面防水层的设计规划，进一步提高结构化设计的整体质量。首先应该在防水层进行重点部署保证铺设防水层，有效避免雨水渗漏，通过选择密实度更高的混凝土作为整个混凝土表面的原材料，而且还应混入钢筋网络，减少混凝土开裂的概率，进而达到防水的目的。另外，通过运用防水层结构设计，能够保证路面的黏结性，避免路面掉皮脱落的问题，使得混凝土与路面形成统一的整体，保证路桥的抗拉强度和延展性。
　　5.2 结构化设计在路桥施工中混凝土施工中的应用
　　混凝土施工包括钢筋和混凝土，在道路桥梁施工中，必须保证钢筋具有耐腐蚀的特点。通过运用结构性设计能够判断影响钢筋腐蚀性的变量因素，从而优化钢筋混凝土的整体施工效果。另外，通过结构性设计，能够保证混凝土的持久性。由于混凝土在施工过程中出现削减工料的现象，在结构设计过程中，忽视了整体布局的问题，很容易导致计算失误。所以，在混凝土设计的过程中，必须保证混凝土的整体耐久性，不断提高混凝土的耐久性，加强材料配合比的管理。
　　6 结论
　　通过深入分析结构化设计在道路桥梁设计中的使用情况，优化了道路桥梁整体施工设计的效果，提高了桥梁整体的稳固性和安全性。
　　参考文献：
　　[1]乐建元.结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J].交通世界，2018（15）：128-129.
　　[2]胡启荣，孙建国.结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2018（12）：144.
　　[3]任传林.浅议结构化设计在道路桥梁设计工作中的应用[J].工程建设与设计，2018（5）：88-89，92.
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