道路桥梁结构化设计应用研究

道路桥梁结构化设计应用研究

韩旭

安徽前湾工程管理有限公司 安徽省芜湖市 241000

摘要：新时代背景下，我国经济不断快速发展，社会不断进步，道路桥梁在人们日常生活生产中起着重要的作用，道路桥梁结构化设计，主要是指一种面向需求以及功能的设计方法以及设计策略，设计人员可以采用由上而下、逐级分析的方式构建设计方案。设计人员应认识到结构化设计在道路桥梁设计中的重要性，并采取手段与措施对结构化设计理念的应用方向进行针对性的分析，使道路桥梁设计质量以及设计效率得到质的飞跃。

关键词：道路桥梁；结构化设计；应用

引言

随着道路桥梁建设规模和范围的不断扩大，道路桥梁结构越来越复杂，而且其他方面要求也越来越多，传统的设计方式已经难以满足实际建设要求，经常会出现因设计缺陷导致的质量问题，因此，应加快设计方法改革创新，引入结构化设计思维，用模块化的方式开展具体设计工作，进一步优化设计过程，丰富设计内容，理顺整体与局部之间的关系，从而完善设计方案，为后续工作的开展提供科学指导。

1结构化设计的概述

工程设计是一项复杂的系统性工作，经过长期的积累和实践，形成了诸多规律和模式，能够为设计者提供借鉴。在建设过程中，常见的设计结构形式有离散结构、线性结构、树形结构、图形结构等。设计工作的起点是初始条件和设计目标集合，设计过程就是从初始条件引向设计目标，这时便形成了一种离散结构。如果初始条件和设计目标不明确，那么设计过程也会不稳定，当初始条件之间具有主次、先后关系后，那么建筑设计过程便会呈现出一种线性结构，而且在每个阶段、每个环节也呈现出层次化、顺序化等特点。当这些层次化的设计条件作用于设计各阶段，就会将可能出现的结果与设计目标进行比对，从而做出合理选择，这时设计过程便呈现出树形结构。当根据设计条件不能准确预测结果时，可以暂时保留这些可能性，不必立即做出选择，等设计持续深入后再做决定，这时设计过程需要不断地反复和回馈，呈现出图形结构，这样可以有效避免由于经验主义错过最优设计方案。以上4种设计结构具有一定的关联和递进，所谓结构化设计，就是建立在这些基本结构变化之上的设计方法，能够衍生出更多的设计原则和手段，可以说，每个设计过程都有一种特定结构，这种结构由基本结构构成，并遵循基本结构的变化规律。

2结构化设计的原则

2.1均衡性原则

均衡性原则是结构化设计应用的首要原则。在道路桥梁的设计与建设过程中，受到其承载负荷、建设环境以及建设用途等因素的影响，桥梁道路内部各个构件的受力情况往往处于动态变化的状态下。因此，设计人员应当遵循均衡性的设计原则，确保道路桥梁构件在不同运行状态下的载荷更加均衡稳定，有效提升道路桥梁的建设安全性，为达成设计预期和建设目标提供支持。

2.2科学性原则

结构化设计方案应立足道桥建设实际参数的基础之上。设计人员在开展方案构建工作之前，应针对目标地域开展全方位的地质信息勘测活动，针对其周边的气候环境、地质状态、地下水条件、道桥建设适宜性以及稳定性进行全面评估，使方案设计工作能够参考的信息更加丰富、多元，进一步提升结构化设计方案的可行性与有效性，推动道桥设计水平不断进步。

2.3综合性原则

在道桥设计与建设工程中，设计人员不仅需要对道桥建设的安全性、稳定性进行考量，还应关注道桥设计的经济适用性、美观性以及耐久性，使设计人员能够从更加多元的角度对道桥设计方案进行优化，使道桥设计与建设工作成为社会发展的动力，为实现我国交通运输服务领域的预定目标提供物质支持。

3道路桥梁结构化设计应用

3.1混凝土结构优化设计

钢筋混凝土是组成道路桥梁结构的主要材料，提高钢筋混凝土设计质量，有利于保证道路桥梁结构的安全性和稳定性。进行结构化设计时，同样要从影响设计目标实现的诸多因素着手，包括环境因素、材料因素、构造因素等。（1）从工程所在地的环境因素出发，准确掌握建设区域的地质、水文、气候等条件，明确钢筋混凝土结构需要防御的不利条件，针对性地进行结构化设计。例如，在北方寒冷地区，需要着重提升道路桥梁结构的耐久性和抗冻性，以有效应对冻胀反复情况；在降雨较多、湿度较大的地区，要着重提升结构密实度，避免水分子进入结构内部腐蚀钢筋。（2）面对外界环境的不利影响，要科学进行混凝土配合比控制，选择性能合适的原材料，比如，对于抗渗性要求较高的结构，需要控制水灰比，对抗冻性要求较高的结构，需要选择孔隙封闭密实的混凝土。通过添加外加剂，能够改善混凝土性能，为调整设计思路提供便利。以道路桥梁工程应用较多的碾压混凝土为例，其具有内部结构密实、强度高、耐久性好、干缩性小、水化热低等优点，特别适合用于大体积混凝土工程，碾压混凝土对各种组成材料制定明确的要求，骨料最大粒径以20mm为宜，分两层摊铺时，下层集料最大粒径为40mm，外加剂主要以缓凝剂、减水剂、引气剂为主，添加缓凝剂能够在碾压成型后承受上层或附近振动的扰动，添加减水剂能够使混凝土在水泥浆用量较少的情况下依然获得良好的和易性，添加引气剂能够改善混凝土的抗冻性和抗渗性。当外加剂掺量较高时，可以选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，这样有利于提高早期强度；如果外加剂用量较少，最好选择矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥，有利于获得良好的耐久性。（3）除了根据环境调整混凝土设计，还应加强混凝土与钢筋的有效结合，通过混凝土保护层的优化设计增强结构的抗腐蚀性。根据相关规范标准，适度调整保护层厚度，尽可能降低因保护层厚度不够导致的腐蚀情况，但如果为了这一设计目标盲目调整厚度，可能会增加结构自重，影响其他方面的设计。为了减少混凝土结构病害的发生，在满足配筋要求的基础上，要不断优化配置，强化构造配筋，维持混凝土原有的状态和功能，可以在一定程度上降低结构开裂的可能性。

3.2防排水设计

道路桥梁工程运行需要面对复杂的外界环境，会受到暴雨、洪水等侵蚀，所以，防水设计至关重要，如果出现排水不畅或渗漏问题，会对道路桥梁结构产生负面影响，威胁桥梁结构安全，缩短使用寿命。道路桥梁的防水结构化设计需要明确设计目标，即防表面积水和防裂缝渗漏，要从起始条件开始进行针对性设计，构建道路桥梁防水工程模块结构图，针对防水工程进行细化分解，转变成多个简单模块，展开独立设计，包括材料类型、施工工艺、设计方案等方面，最后形成完整的防水设计体系。对于防积水问题，要根据地形地貌等自然条件因素合理设计道路桥梁纵横断面，通常情况下，在降雨量较大的路段，道路桥梁横坡坡度一般设计为1.5%~3%，在严寒积雪及透水路面，一般设计为1%~1.5%，桥梁设计对纵坡要求更为严格，为了保证防排水效果和行车安全，纵坡机动车道不宜超过4%，非机动车道不宜超过2.5%，桥头引道机动车道纵坡不宜超过5.0%，高架桥桥面应设不低于0.3%的纵坡。

结束语

总而言之，作为一种效率更加卓越、切入更加科学的设计方式以及设计思路，结构化设计理念在道桥设计方案的构建中扮演着关键性角色。相关设计人员应明确结构性设计的特点和价值，结合道桥设计需求和特点选取更加适宜的设计方向，为提升道桥设计水平提供帮助。

参考文献

[1]管文中,汪舟.道路桥梁设计中结构化设计的应用研究[J].交通建设与管理,2022(3):98-99.

[2]张剑光.结构化设计在道路桥梁中的有效运用[J].工程技术研究,2022,7(6):201-203.

[3]王维琪.保障道路桥梁设计质量的关键策略[J].四川水泥，2022（1）：94-95.