淺談道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

1、<p>　　淺談道路橋梁設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用</p><p>　　摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)的飛速進(jìn)步，道路橋梁建設(shè)的重要性不言而喻，文章主要對(duì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述，旨在通過(guò)本文可以使道路橋梁設(shè)計(jì)又好又快發(fā)展。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 道路橋梁設(shè)計(jì) 計(jì)算模型 應(yīng)用原則 使用價(jià)值 </p><p&g

2、t;　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2014）02-0262-01 </p><p>　　一、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則 </p><p>　　1.選用科學(xué)合理的剛度配置和截面形式，要想使結(jié)構(gòu)的重量盡量輕點(diǎn)，就要把位移與內(nèi)力的分布調(diào)整的更加合理，同時(shí)材料的剛度配置也要符合規(guī)范要求。 </p><p>　　2.盡量使

3、力的傳遞路線直接簡(jiǎn)單，這樣支承反力才能更好地直接平衡外荷載，從而結(jié)構(gòu)的重量會(huì)越輕，利于施工進(jìn)行的同時(shí)還節(jié)約了材料。 </p><p>　　3.要符合連續(xù)性的要求，如果使橋梁結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，不但使力的傳遞線路簡(jiǎn)單直接，還會(huì)使結(jié)構(gòu)的受力范圍增大，從而能夠降低結(jié)構(gòu)受到的整體內(nèi)力，還能降低材料用量，節(jié)約成本。 </p><p>　　4.設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮各種材料的組合，充分結(jié)合結(jié)構(gòu)

4、的幾何形狀與受力特征，各種不同材料的優(yōu)良性能的充分組合，能夠減輕結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。 </p><p>　　5.充分研究各主要受力構(gòu)件的性能，發(fā)揮其潛力。橋梁結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的施工要求需要在不同的復(fù)雜環(huán)境中工作，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的各種使用情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了使主要的受力桿數(shù)量減少，要讓受力桿在各種設(shè)計(jì)情況下充分發(fā)揮作用，以期達(dá)到綜合運(yùn)用的目的，從而節(jié)省材料用量，縮減成本。 </p><p>　　二、

5、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的必要性 </p><p>　　傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計(jì)流程首先是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷制定初始的設(shè)計(jì)方案，包括材料的選擇、總體的布置、制造的工藝和結(jié)構(gòu)尺寸等方面；接著是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；最后進(jìn)行力學(xué)分析，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否可行，并根據(jù)不同情況進(jìn)行修改。這種設(shè)計(jì)方法，只是對(duì)施工方案的可行性與安全性進(jìn)行檢驗(yàn)，不能夠做到最優(yōu)的設(shè)計(jì)，很難滿(mǎn)足對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求日益復(fù)雜的要求，因此，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)變得尤為必要。 </p>&

6、lt;p>　　結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的方法主要是基于自頂向下細(xì)化、模塊化和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)等程序設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，主要的思想就是把設(shè)計(jì)分為具有單一功能且相互獨(dú)立的模塊結(jié)構(gòu)，主要包括詳細(xì)設(shè)計(jì)和概要設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)主要通過(guò)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)階段的描述。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅是道路橋梁發(fā)展的需要，也是道路橋梁設(shè)計(jì)方法的最優(yōu)選擇。 </p><p>　　三、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的不同計(jì)算模型 </p><

7、p><b>　　1.離散化結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要把結(jié)構(gòu)的無(wú)限自由度轉(zhuǎn)化為有限的自由度，也就是把整個(gè)結(jié)構(gòu)分為有限個(gè)部分，這種劃分就把整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了離散化的劃分。這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)形成的離散化的結(jié)構(gòu)有利于受力分析，更容易進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。 </p><p><b>　　2.模型化結(jié)構(gòu) </b></p>

8、<p>　　道路橋梁設(shè)計(jì)中要運(yùn)用力學(xué)原理對(duì)各種結(jié)構(gòu)的內(nèi)在規(guī)律性進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)能夠做到抓住主要矛盾對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型化處理，模型化的結(jié)構(gòu)使整個(gè)設(shè)計(jì)變得更加具體，易于施工的正常進(jìn)行。 </p><p>　　3.簡(jiǎn)化的材料和荷載 </p><p>　　結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)通常會(huì)假設(shè)結(jié)構(gòu)的材料是具有理想塑性和理想彈性的，而且用有限的參數(shù)來(lái)模擬具有無(wú)限自由度的隨機(jī)荷載。這些有限的參數(shù)可以是具有概

9、率特性的參數(shù)，也可以是解析式的參數(shù)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)使材料和荷載在計(jì)算時(shí)變得更加簡(jiǎn)化，也利于更好的進(jìn)行施工前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　要想使計(jì)算結(jié)果能夠吻合實(shí)際的結(jié)構(gòu)狀況，在很大程度上取決于對(duì)計(jì)算模型的選取，因要慎重的選擇計(jì)算模型，要保證選取的計(jì)算模型能夠真正地反映出橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況。選取計(jì)算模型時(shí)，要充分考慮結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體情況，具體情況具體分析，從而制定出最合理的計(jì)算模型。 <

10、/p><p>　　四、 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁防水設(shè)計(jì)中的一些應(yīng)用 </p><p>　　道路橋梁的路面滲水的排除問(wèn)題以及防滲漏問(wèn)題都是會(huì)對(duì)道路橋梁的使用壽命產(chǎn)生重大影響，因此，一定要在道路橋梁的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中高度重視。對(duì)道路橋梁的起到防水保護(hù)作用的就是鋪裝的防水層，這層防水層必須采用密實(shí)性較好的混凝土材料，還應(yīng)加入鋼筋網(wǎng)防止混凝土開(kāi)裂，采用復(fù)合纖維混凝土，或者是在其中摻入水泥基滲透結(jié)晶材料，

11、都能起到較好的防水效果。另外，除了要加強(qiáng)防水層的設(shè)計(jì)外，還要注意泄水管道的設(shè)計(jì)與安裝，注意泄水管的細(xì)節(jié)安裝，防止水份從管中滲出，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成影響。合格的防水層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合 </p><p>　　以下幾點(diǎn)要求：首先，路面要具有良好的粘結(jié)性，不起皮，不脫落；其次，混凝土要和路面的鋪裝成為一體；再者，整體結(jié)構(gòu)做到有一定的抗拉強(qiáng)度和延展性。 </p><p>　　五、 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)常用的解法

12、 </p><p><b>　　1.圖解法 </b></p><p>　　圖解法適合各種二維結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析，圖解法的基本思想就是把一個(gè)設(shè)計(jì)變量作為橫坐標(biāo)，另一個(gè)設(shè)計(jì)變量作為縱坐標(biāo)，做出符合兩種約束條件的曲線圖形，進(jìn)而得到上下界限的約束區(qū)域，在約束區(qū)域內(nèi)做出目標(biāo)函數(shù)的等值線，這一系列的等值線與可行區(qū)域的外邊界相切，所得的切點(diǎn)就是目標(biāo)函數(shù)值。 </p>&l

13、t;p><b>　　2.求解函數(shù)極值 </b></p><p>　　計(jì)算函數(shù)的極值，首先要把約束不等式變?yōu)榈仁叫问剑缓笤偃ハ繕?biāo)函數(shù)中的變量，使目標(biāo)函數(shù)變?yōu)閮H含一個(gè)變量的函數(shù)，從而可以求出函數(shù)的最大最小值，達(dá)到結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的目的。 </p><p><b>　　3. 同態(tài)設(shè)計(jì)法 </b></p><p>　　把不等

14、式約束換作等式約束，縮小了設(shè)計(jì)空間的可行性，這就是同態(tài)設(shè)計(jì)法。這種方法得到的解是劣于原解的，有時(shí)同態(tài)設(shè)計(jì)會(huì)得不到解。雖然這種方法有不足之處，但在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然有許多的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要用同態(tài)設(shè)計(jì)法來(lái)解決。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的同態(tài)設(shè)計(jì)法能使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題變得更易于計(jì)算。 </p><p>　　4. 網(wǎng)絡(luò)搜索的方法 </p><p>　　作為一種直觀切原始的方法，網(wǎng)絡(luò)搜索法把問(wèn)題在一定的范圍內(nèi)劃分

15、成許多的網(wǎng)格點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)代表不同的設(shè)計(jì)，按照一定的規(guī)律進(jìn)行循序漸進(jìn)的搜索，從而能夠找到代表最優(yōu)解的網(wǎng)格點(diǎn)。使用該法進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，首先要固定一個(gè)變量，在對(duì)其他變量進(jìn)行由小到大的驗(yàn)算，在驗(yàn)算時(shí)要使所有的點(diǎn)滿(mǎn)足約束條件。在最后得出的可行的解中，選出最能滿(mǎn)足目標(biāo)函數(shù)的點(diǎn)，這就是所求的最優(yōu)的解。 　　六、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁混凝土施工中的幾點(diǎn)應(yīng)用 </p><p>　　1.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)一定要滿(mǎn)足混凝土耐久性要求 </

16、p><p>　　混凝土的耐久性設(shè)計(jì)要求，不但關(guān)系到道路橋梁的施工質(zhì)量，更關(guān)系到道路橋梁的使用壽命。近些年來(lái)，由于混凝土施工過(guò)程中的偷工減料，設(shè)計(jì)不考慮工程整體結(jié)構(gòu)，計(jì)算錯(cuò)誤等都為工程的埋下了事故隱患。因此，混凝土的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中一定達(dá)到耐久性要求。實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，就要提高混凝土自身的耐久性，就要把混凝土的材料配比設(shè)計(jì)好，例如水灰比、水泥用量、強(qiáng)度等級(jí)等，均對(duì)其耐久性有較大影響?！稑蛞?guī)JTGD62》明確規(guī)定了不同

17、使用環(huán)境下，結(jié)構(gòu)混凝土的基本要求，對(duì)影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規(guī)定，這是《橋規(guī)JTGD62））對(duì)公路橋涵結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的基本要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵照?qǐng)?zhí)行。 </p><p>　　2.結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中注重鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的增加 </p><p>　　鋼筋混凝土是鋼筋與混凝土構(gòu)成的一種復(fù)合型建筑材料，它是道路橋梁建設(shè)中的常用施工材料，

18、而鋪設(shè)在鋼筋混凝土上面的保護(hù)層，則是對(duì)防止鋼筋被腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，對(duì)鋼筋混凝土起到一個(gè)安全保護(hù)的作用。因此，在相關(guān)的國(guó)家的一些規(guī)范中做出明確規(guī)定，為了提高保護(hù)層對(duì)鋼筋混凝土的保護(hù)作用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要增加保護(hù)層的厚度。 </p><p><b>　　七、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　在設(shè)計(jì)道路橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，遵守的基本原則就是安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性，傳

19、統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法通常選用定值設(shè)計(jì)法，主要目的就是滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，達(dá)到最低水平的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中存在的許多不確定因素不能進(jìn)行描述與處理，也不能對(duì)適用、經(jīng)濟(jì)和安全等指標(biāo)進(jìn)行定量性的分析計(jì)算，對(duì)這些指標(biāo)之間的矛盾無(wú)法進(jìn)行調(diào)和，很難達(dá)到三者的均衡。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)能有效解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的問(wèn)題，在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用得到證實(shí)，有非常廣闊的前景。 </p><p>　　近年來(lái)我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)不斷發(fā)展，道路橋梁建設(shè)作為交通

20、運(yùn)輸業(yè)的核心環(huán)節(jié)，要想取得巨大的發(fā)展進(jìn)步，必須做好施工建設(shè)工作，而要想保證施工很好地進(jìn)行，就要做好施工前的設(shè)計(jì)工作。通過(guò)實(shí)踐證明，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不但保證了道路橋梁工程的質(zhì)量，還保證了工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用有廣闊的市場(chǎng)前景和使用價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 劉剛. 道路橋梁設(shè)計(jì)與施