论文部分内容阅读
【摘 要】 随着社会经济的飞速发展，我国建筑行业的飞速进步，道路桥梁建设的重要性不言而喻，文章主要对结构化设计在道路桥梁设计中的应用进行了详细阐述，旨在通过本文可以使道路桥梁设计又好又快发展。
【关键词】 结构化设计；道路桥梁；设计；应用
在对道路桥梁结构进行设计时，要以适用性、安全性和经济性为基本原则所遵守，通常选用定值设计法为传统的设计方法，主要目的就是达到最低水平的设计，从而满足设计规范的要求，但是这种设计方法在对桥梁结构进行设计的过程中，对经济、安全和适用等指标不能进行定量性的分析计算，也对存在着的一些不确定的因素未能进行及时的处理与描述，很难使这三者的指标均衡，也无法对这些指标之间所存在的矛盾进行调和。因此，在这种情况下就要用到结构化设计，结构化设计在道路桥梁设计中，能有效的解决传统设计方法中所出现的一系列问题，有非常广阔的应用前景，具备很好的使用价值。
一、结构化设计在道路桥梁设计中的应用原则
（1）要想尽量减轻结构的重量，就要将内力的分布与位移进行更加合理的调整，截面形式和刚度配置的选用要科学合理，同时要符合规范要求的材料刚度配置。
（2）尽量以直接简单为传递路线的原则，这样会减轻结构的重量，还能更好地使支承反力直接平衡外荷载，利于材料的节约，同时还能使桥梁工程施工能顺利的进行。
（3）以连续性为符合要求，如果以一个统一的整体来要求桥梁结构的各个部分，不但增大结构的受力范围，还会以简单直接为力的传递线路，从而节约成本，降低材料用量，还能够使结构受到的整体内力降低。
（4）在道路桥梁设计的过程中，要对各种材料的组合进行充分的考虑，以减轻结构的整体质量为目的，对各种不同材料的优良性能，受力特征与结构的几何形状要进行充分的结合。
（5）要对各主要受力构件的性能进行充分的研究，从而将其潜力发挥。根据施工要求的不同，需要在不同的复杂环境中对结构的各种使用情况进行设计，对桥梁结构进行工作，为了减少主要的受力杆数量，要对各种设计情况下的受力杆作用进行充分发挥，从而缩减成本，节省材料用量，以期达到综合运用的目的。
二、结构化设计的必要性
按照传统的桥梁设计的流程，要根据相关的设计经验对设计的方案进行初步的制定，按照经验判断的内容包括桥梁的总体布置、建筑材料的选择、制造的相关工艺等，然后要对桥梁的结构进行合理的分析，通过力学的科学分析，保证设计的切实可行，然后进行科学的修改。采用这种办法只能够对施工的可行性和安全性进行分析，不能做到设计的最优化，这样的设计无法满足人们对桥梁的种种需求，这就要求我们进行桥梁设计的过程中，要对设计的程序不断的细化，通过具体的结构图对设计的相关方案进行描述，保证能够及时发现设计的问题并且不断的进行优化，要保证桥梁设计方案的最优选择。
三、结构化设计的不同计算模型
（1）離散化结构
在设计道路桥梁结构时，需要把结构的无限自由度向有限的自由度进行转化，这也就是将整个桥梁结构分为有限个部分，对整个桥梁的结构进行了离散化的划分。这种对结构化设计进行了离散化的划分结构容易进行设计施工，更有利于受力分析。
（2）模型化结构
道路桥梁设计中对各种结构的内在规律性的分析要运用力学原理进行，结构化设计能够抓住主要矛盾对模型化对结构进行处理，模型化的结构易于施工的正常进行，从而使整个设计变得更加具体。
（3）简化的材料和荷载
结构化设计通常会假设结构的材料是具有理想塑性和理想弹性的，而且用有限的参数来模拟具有无限自由度的随机荷载。这些有限的参数可以是具有概率特性的参数，也可以是解析式的参数。结构化设计使材料和荷载在计算时变得更加简化，也利于更好的进行施工前的结构设计。要想使计算结果能够吻合实际的结构状况，在很大程度上取决于对计算模型的选取，因要慎重的选择计算模型，要保证选取的计算模型能够真正地反映出桥梁结构的实际受力状况。选取计算模型时，要充分考虑结构化设计在桥梁结构设计中的具体情况，具体情况具体分析，从而制定出最合理的计算模型。
四、结构优化设计的常用解法
（1）图解法
图解法适合各种二维结构的设计分析，图解法的基本思想就是把一个设计变量作为横坐标，另一个设计变量作为纵坐标，做出符合两种约束条件的曲线图形，进而得到上下界限的约束区域，在约束区域内做出目标函数的等值线，这一系列的等值线与可行区域的外边界相切，所得的切点就是目标函数值。
（2）计算函数的极值
该方法的运用，必须事先把一约束不等式变为等式形式的约束方程式，然后利用它对目标函数中的若干变量进行消去，使得目标函数只为一个变量的函数，这样便可用求得最小值的函数方法，得到优化设计方案。
（3）同态设计准则
同态设计是以某些破坏形态同时出现作为最优设计依据的。同态设计用等式约束来代替不等式约束，从而对其可行的设计空间进行缩小，通常而言，由它得到的解只能劣于原问题的解。特别是独立的各个约束的时候，且约束数大于变量数时，同态设计可以无解，而原问题依然有解。但在实际工程中确有大量结构构件可用同态设计准则来对其进行处理，在这个时候，当约束数小于变量数时，则要寻找变量间的关系，补充约束方程；当约束数大于变量数时，要凭借设计者的经验，去掉一部分约束（即区分主动约束、被动约束），解出变量后，再以去掉的约束进行检验；当变量数与问题的约束数的数量相同时，优化设计便简单的变成求解一组代数方程。
（4）网格搜索法
这种方法法是一种原始而直观的方法，它在一定范围内将问题划分成“网格点”，每一点代表一个设计，然后按一定规律循序进行搜索，从中找出最好的网格点作为最优解。可以先固定一个变量，然后令另一个变量由小到大进行验算，每点要验算所有的约束条件是否满足。在可行解中，挑选满足目标函数的点，即为最优解。 五、结构化设计在道路桥梁混凝土施工中的几点应用
（1）满足混凝土耐久性要求
混凝土的耐久性设计要求影响着道路桥梁的施工质量以及其使用寿命。最近几年，为了获得经济利益，许多企业在混凝土施工中偷工减料，没有有效地考虑到工程的结构而出现的计算错误的情况，为工程的质量造成了一定的隐患。所以，混凝土自身的耐久性，就要很好的设计材料的配合比，例如水泥用量、强度等级、水灰比等，都直接影响着其耐久性。《桥规JTG D62》明确规定了结构混凝土在不同使用环境下基本要求也不同，直接限制规定了混凝土耐久性的最大水灰比、最低强度等级、最小水泥用量、碱含量和最大氯离子含量，设计时应遵照《桥规JTG D62））对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求并认真执行。
（2）注重钢筋的混凝土保护层厚度的增加
钢筋混凝土是钢筋与混凝土构成的一种复合型建筑材料，是道路桥梁建设中常用的施工材料，而铺设在钢筋混凝土上面的保护层，对钢筋混凝土起到一个安全保护的作用，也是防止钢筋被腐蚀，提高结构的安全性和耐久性的重要措施。因此，在国家相关的一些规范中做出明确规定，为了提高保护层对钢筋混凝土的保护作用，在结构设计时，要对保护层的厚度进行增加。
六、结构化设计在道路桥梁防水设计中的一些应用
道路桥梁的路面防滲漏问题以及渗水的排除问题都直接影响道路桥梁的使用寿命，所以，一定要高度重视道路桥梁的结构化设计过程。铺装的防水层是道路桥梁的起水保护的主要作用，采用密实性较好的混凝土材料来加强防水层的保护，还应加入钢筋网对混凝土的开裂问题进行防止，在其中掺入水泥基渗透结晶材料或者是采用复合纤维混凝土，防水效果都是比较好的。除此之外，不仅防水层的设计要加强，还要注意安装与设计泄水管道，泄水管的细节安装更应该加强注意，防止水份从管中渗出，影响混凝土的结构。要做到防水层的结构设计的合格就应符合以下几点要求：首先，粘结性较好的路面要，确保其不脱落，不起皮；其次，混凝土要和路面的铺装成为一体；其次，对体结构做到有一定的延展性和抗拉强度。
七、结语
在近年来我国基础建设不断发展的背景下，交通运输业中的道路桥梁建设作为核心环节，做好施工前的设计工作，是保证施工顺利进行的前提。通过大量的实践得知，结构化设计在道路桥梁设计中的应用不仅对道路桥梁工程的质量有所保证，还保证了工程的经济性和安全性。因此，在道路桥梁设计中，充分的应用到结构化设计，能有效的促进我国交通运输行业的发展，提高我国经济水平。
参考文献：
[1]刘刚.道路桥梁设计与施工分析[J].民营科技，2012.
[2]李建勋.关于对道路桥梁设计及其施工的分析[J].商品与质量：学术观察，2012.
【关键词】 结构化设计；道路桥梁；设计；应用
在对道路桥梁结构进行设计时，要以适用性、安全性和经济性为基本原则所遵守，通常选用定值设计法为传统的设计方法，主要目的就是达到最低水平的设计，从而满足设计规范的要求，但是这种设计方法在对桥梁结构进行设计的过程中，对经济、安全和适用等指标不能进行定量性的分析计算，也对存在着的一些不确定的因素未能进行及时的处理与描述，很难使这三者的指标均衡，也无法对这些指标之间所存在的矛盾进行调和。因此，在这种情况下就要用到结构化设计，结构化设计在道路桥梁设计中，能有效的解决传统设计方法中所出现的一系列问题，有非常广阔的应用前景，具备很好的使用价值。
一、结构化设计在道路桥梁设计中的应用原则
（1）要想尽量减轻结构的重量，就要将内力的分布与位移进行更加合理的调整，截面形式和刚度配置的选用要科学合理，同时要符合规范要求的材料刚度配置。
（2）尽量以直接简单为传递路线的原则，这样会减轻结构的重量，还能更好地使支承反力直接平衡外荷载，利于材料的节约，同时还能使桥梁工程施工能顺利的进行。
（3）以连续性为符合要求，如果以一个统一的整体来要求桥梁结构的各个部分，不但增大结构的受力范围，还会以简单直接为力的传递线路，从而节约成本，降低材料用量，还能够使结构受到的整体内力降低。
（4）在道路桥梁设计的过程中，要对各种材料的组合进行充分的考虑，以减轻结构的整体质量为目的，对各种不同材料的优良性能，受力特征与结构的几何形状要进行充分的结合。
（5）要对各主要受力构件的性能进行充分的研究，从而将其潜力发挥。根据施工要求的不同，需要在不同的复杂环境中对结构的各种使用情况进行设计，对桥梁结构进行工作，为了减少主要的受力杆数量，要对各种设计情况下的受力杆作用进行充分发挥，从而缩减成本，节省材料用量，以期达到综合运用的目的。
二、结构化设计的必要性
按照传统的桥梁设计的流程，要根据相关的设计经验对设计的方案进行初步的制定，按照经验判断的内容包括桥梁的总体布置、建筑材料的选择、制造的相关工艺等，然后要对桥梁的结构进行合理的分析，通过力学的科学分析，保证设计的切实可行，然后进行科学的修改。采用这种办法只能够对施工的可行性和安全性进行分析，不能做到设计的最优化，这样的设计无法满足人们对桥梁的种种需求，这就要求我们进行桥梁设计的过程中，要对设计的程序不断的细化，通过具体的结构图对设计的相关方案进行描述，保证能够及时发现设计的问题并且不断的进行优化，要保证桥梁设计方案的最优选择。
三、结构化设计的不同计算模型
（1）離散化结构
在设计道路桥梁结构时，需要把结构的无限自由度向有限的自由度进行转化，这也就是将整个桥梁结构分为有限个部分，对整个桥梁的结构进行了离散化的划分。这种对结构化设计进行了离散化的划分结构容易进行设计施工，更有利于受力分析。
（2）模型化结构
道路桥梁设计中对各种结构的内在规律性的分析要运用力学原理进行，结构化设计能够抓住主要矛盾对模型化对结构进行处理，模型化的结构易于施工的正常进行，从而使整个设计变得更加具体。
（3）简化的材料和荷载
结构化设计通常会假设结构的材料是具有理想塑性和理想弹性的，而且用有限的参数来模拟具有无限自由度的随机荷载。这些有限的参数可以是具有概率特性的参数，也可以是解析式的参数。结构化设计使材料和荷载在计算时变得更加简化，也利于更好的进行施工前的结构设计。要想使计算结果能够吻合实际的结构状况，在很大程度上取决于对计算模型的选取，因要慎重的选择计算模型，要保证选取的计算模型能够真正地反映出桥梁结构的实际受力状况。选取计算模型时，要充分考虑结构化设计在桥梁结构设计中的具体情况，具体情况具体分析，从而制定出最合理的计算模型。
四、结构优化设计的常用解法
（1）图解法
图解法适合各种二维结构的设计分析，图解法的基本思想就是把一个设计变量作为横坐标，另一个设计变量作为纵坐标，做出符合两种约束条件的曲线图形，进而得到上下界限的约束区域，在约束区域内做出目标函数的等值线，这一系列的等值线与可行区域的外边界相切，所得的切点就是目标函数值。
（2）计算函数的极值
该方法的运用，必须事先把一约束不等式变为等式形式的约束方程式，然后利用它对目标函数中的若干变量进行消去，使得目标函数只为一个变量的函数，这样便可用求得最小值的函数方法，得到优化设计方案。
（3）同态设计准则
同态设计是以某些破坏形态同时出现作为最优设计依据的。同态设计用等式约束来代替不等式约束，从而对其可行的设计空间进行缩小，通常而言，由它得到的解只能劣于原问题的解。特别是独立的各个约束的时候，且约束数大于变量数时，同态设计可以无解，而原问题依然有解。但在实际工程中确有大量结构构件可用同态设计准则来对其进行处理，在这个时候，当约束数小于变量数时，则要寻找变量间的关系，补充约束方程；当约束数大于变量数时，要凭借设计者的经验，去掉一部分约束（即区分主动约束、被动约束），解出变量后，再以去掉的约束进行检验；当变量数与问题的约束数的数量相同时，优化设计便简单的变成求解一组代数方程。
（4）网格搜索法
这种方法法是一种原始而直观的方法，它在一定范围内将问题划分成“网格点”，每一点代表一个设计，然后按一定规律循序进行搜索，从中找出最好的网格点作为最优解。可以先固定一个变量，然后令另一个变量由小到大进行验算，每点要验算所有的约束条件是否满足。在可行解中，挑选满足目标函数的点，即为最优解。 五、结构化设计在道路桥梁混凝土施工中的几点应用
（1）满足混凝土耐久性要求
混凝土的耐久性设计要求影响着道路桥梁的施工质量以及其使用寿命。最近几年，为了获得经济利益，许多企业在混凝土施工中偷工减料，没有有效地考虑到工程的结构而出现的计算错误的情况，为工程的质量造成了一定的隐患。所以，混凝土自身的耐久性，就要很好的设计材料的配合比，例如水泥用量、强度等级、水灰比等，都直接影响着其耐久性。《桥规JTG D62》明确规定了结构混凝土在不同使用环境下基本要求也不同，直接限制规定了混凝土耐久性的最大水灰比、最低强度等级、最小水泥用量、碱含量和最大氯离子含量，设计时应遵照《桥规JTG D62））对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求并认真执行。
（2）注重钢筋的混凝土保护层厚度的增加
钢筋混凝土是钢筋与混凝土构成的一种复合型建筑材料，是道路桥梁建设中常用的施工材料，而铺设在钢筋混凝土上面的保护层，对钢筋混凝土起到一个安全保护的作用，也是防止钢筋被腐蚀，提高结构的安全性和耐久性的重要措施。因此，在国家相关的一些规范中做出明确规定，为了提高保护层对钢筋混凝土的保护作用，在结构设计时，要对保护层的厚度进行增加。
六、结构化设计在道路桥梁防水设计中的一些应用
道路桥梁的路面防滲漏问题以及渗水的排除问题都直接影响道路桥梁的使用寿命，所以，一定要高度重视道路桥梁的结构化设计过程。铺装的防水层是道路桥梁的起水保护的主要作用，采用密实性较好的混凝土材料来加强防水层的保护，还应加入钢筋网对混凝土的开裂问题进行防止，在其中掺入水泥基渗透结晶材料或者是采用复合纤维混凝土，防水效果都是比较好的。除此之外，不仅防水层的设计要加强，还要注意安装与设计泄水管道，泄水管的细节安装更应该加强注意，防止水份从管中渗出，影响混凝土的结构。要做到防水层的结构设计的合格就应符合以下几点要求：首先，粘结性较好的路面要，确保其不脱落，不起皮；其次，混凝土要和路面的铺装成为一体；其次，对体结构做到有一定的延展性和抗拉强度。
七、结语
在近年来我国基础建设不断发展的背景下，交通运输业中的道路桥梁建设作为核心环节，做好施工前的设计工作，是保证施工顺利进行的前提。通过大量的实践得知，结构化设计在道路桥梁设计中的应用不仅对道路桥梁工程的质量有所保证，还保证了工程的经济性和安全性。因此，在道路桥梁设计中，充分的应用到结构化设计，能有效的促进我国交通运输行业的发展，提高我国经济水平。
参考文献：
[1]刘刚.道路桥梁设计与施工分析[J].民营科技，2012.
[2]李建勋.关于对道路桥梁设计及其施工的分析[J].商品与质量：学术观察，2012.