结构化设计在公路桥梁设计中的应用分析

张超

中铁十八局集团有限公司勘察设计院 天津 300308

摘要：在进行路桥的设计过程中，科学设计方案是整座桥梁安全的基础，因此必须结合科学设计展开合理的工作流程，确保在实际的建设过程中可以有所参照，结合先进的设计和施工技术，提高工程建设质量，降低安全隐患。对于存在的问题做到合理的预判，只有这样才能确保实际使用过程中的安全性和耐久性，促进公路桥梁事业的可持续发展。

关键词：结构化方法；设计；公路桥梁；策略

在公路桥梁设计中，需要设计人员重点考虑耐久性和安全性因素，积极吸收和借鉴先进设计理念，在充分进行实地勘察结果的基础上优化设计，有侧重性地把控耐久性和安全性设计内容，提升设计合理性，为后续工程建设质量提供支持和保障。

1结构化设计在公路桥梁设计中的应用优势

1.1有利于把握公路桥梁设计中的影响因素

传统公路桥梁设计中主要采用的是定值设计法，该方法在对外部不确定因素影响性的把控上存在较大不足，很容易导致工程出现临时变更，这样不仅会增加施工的成本还可能导致施工周期的延长，并对工程质量造成一定的影响。结构化设计利用数据流分析手段，能够较为有效的实现对不确定因素的把控，结合公路桥梁工程建设的实际条件，提前对相关不确定因素的影响性进行分析，在此基础上通过对设计方案的调整，避免各类因素对公路桥梁工程的不利影响，从而实现设计方案的不断优化，保证设计方案与公路桥梁工程实际的适应性，满足工程建设的需求。

1.2有利于降低公路桥梁工程的整体造价

公路桥梁工程一般具有施工规模大、整体成本造价高的特点，传统公路桥梁设计方案下往往难以实现对工程造价的有效把控，且面对大量不确定因素可能导致的造价增加问题也无法良好应对。结构化设计方法的运用，能够从整体上对公路桥梁的结构加以把控，并能够为施工者提供最优化的设计方案，这一方面能够帮助设计者实现对整体材料使用量的把握，还能够通过科学的施工设计缩短工程施工的整体周期，进而达到节约材料成本、人工成本的目的。此外，由于公路桥梁结构化设计能够实现对不确定影响因素的把控，这样还能够避免不确定因素影响下所造成的造价增加问题，对于降低公路桥梁工程的整体造价也能发挥出积极的作用。

2结构化方法分析

（1）第一步：数据预处理。在这个过程中，需要对将要分析的对象进行拆分，分为主要的几个构件。一般在计算公路桥梁的过程中，会将其简化为一个个单独的杆件，这样可以将三维的问题转化为平面的问题。同时，为每个不同的杆件赋予不同的特性，包含：节点、截面尺寸、荷载和材料特性等数据。数据的预处理是整个分析过程中最重要的环节，在保证输入的各个节点的参数无误后接下来的分析才有可能正确。（2）第二步：计算分析。在预处理阶段提取的数据可以作为每个单独的杆件有限元分析的基础。在桥梁施工的过程中，需要将每个阶段桥梁的自重、环境的风荷载，以及其他的温度参数等等都需要记录下来；在桥梁的运营阶段，需要计算桥梁在汽车荷载、人群荷载、风荷载等等作用下每个单独杆件的受力状态，从而可以分析桥梁整体的受力情况。在此部分的计算过程中，基本都是由计算机辅助完成。基于结构化方法分析公路桥梁的设计时计算机是有效的辅助工具。（3）第三步：后处理。经过前期的数据预处理、中间的数据分析过程后，需要对结构的内力、外荷载的关系进一步的分析，计算出在各种不同的工况下公路桥梁的最不利的破坏点。通过分析可以进行荷载组合，验算桥梁在各种荷载组合状态下的承载力极限。所以，基于结构化方法的分析能够准确的分析公路桥梁在施工阶段、运营阶段各个不同单元体的内力、位移等，从而能够更好的反应桥梁的受力特征。

3结构化设计流程

在公路桥梁结构化设计时，模型构建包括3个环节：①整体公路桥梁的结构设计离散化，结构化设计最大的特征在于首先将其所需要涉及的目标进行划分，从而分解成若干个部分，把原来有限的结构模式转化为无限自由，全面地保障了桥梁结构的受力分析；②结构设计模型化，此种设计原理是分析道路桥梁内部的受力规律，使结构设计更简洁；③简化荷载结构化设计，结构设计采用简单理想材料进行，同时对公路桥梁结构、设计进行模拟，简化公路桥梁设计过程，确保公路桥梁工程施工作业可以顺利进行。

4结构化设计在公路桥梁设计中的具体运用

4.1注意施工材料的选择和保护

要想充分保证整体施工的状况安全性强，首先要注意选择质量好，符合生产标准的材料，例如对于钢筋、混凝土、水泥等建筑材料的选择。同时，应该注意加强材料保护，在运输过程以及储存过程中应该注意保证材料不要受到雨水的浸泡，预防原有功能遭到破坏，还应该注意材料在使用过程中的规范性和合理性，例如：在振捣过程中，混凝土要紧紧地将钢筋缝隙灌满，防止钢筋受到水浸泡而造成腐蚀。在进行铺装层施工过程中还应该认真测量，避免铺层过厚而造成公路桥梁本身所承受的太重。施工单位认真注意到这些环节问题后，安全系数才可以更加符合施工标准。

4.2运用于公路桥梁的防水设计

在进行公路桥梁项目的施工设计阶段时，需要重点考虑桥梁的防水设计，一旦未对其进行防水设计，由于降雨和路面积水等原因，会导致桥梁框架结构的硬度受到损坏，影响公路使用质量及正常运营。因此，公路桥梁的防水设计对其使用质量非常重要，在设计桥梁结构时，应对排水系统设计予以重视，将防水预防措施做好。为确保防水效果，通常情况下需选择质量优质的防水钢筋混凝土材料及防水材料，有效提高防水效果、排水系统施工质量，防止混凝土发生渗漏、出现断裂等。

4.3结构化设计的优化应用

施工企业想要使桥梁结构质量得到保障，就必须做好放线定位与测量工作，保缺其准确性，没有偏差。在完成对桥台和桥墩的施工作业后，确定桥梁平面位置，受到桥梁结构、技术、空虚较为复杂，施工人员的施工工艺必须精确，严格遵照设计图纸和设计方案进行施工操作，严格管理混凝土的张拉和预应力，让桥梁结构的承载能力和稳定性得到切实保障。最后，注意保证桥梁美观，避免桥梁外观出现质量问题。

4.4结构化设计在桥头搭板中的应用

结构设计要与桥梁实际情况相结合。例如在公路某桥梁项目中，在桥头搭板中应用结构优化设计方法，具有十分明显效果。基于结构化方法的公路桥梁设计，首先全面的对桥头搭板深埋距离进行计算，结合实际情况，在此基础上调整塔板宽度、长度、厚度，并使用计算机软件辅助优化，从而使计算所得数据更为详细具体精确。

4.5做好对施工风险的控制工作

施工安全是公路桥梁风险控制工作的重中之重，施工企业在开展施工建设中，必须坚持“以人为本，安全至上”的核心原则，采取一切措施和手段保障施工人员的生命安全，尽最大努力排除威胁施工人员生命安全的潜在威胁，通过教育培训等方法提升施工人员的忧患意识，形成遵守规定、规范施工的优秀习惯；购买先进机械设备，努力提升机械化水平，科学安排工作时间，避免施工人员出现过劳工作的情况；通过明确规定，使工作人员严格遵守规章制度进行施工操作，定期检查维修相关设备设施，使设备损坏而造成的风险事故发生的概率降到最低。

5结束语

近几年，在桥梁设计中结构化方法应用较多。应用结构化设计方法，可有效解决合理选择各种不确定值的问题，大幅提升了道路桥梁设计的经济性。

参考文献

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