2 安徽省城乡规划设计研究院 安徽合肥 230022
摘要：随着社会经济的不断发展，交通系统建设不断完善。公路桥梁是交通系统中的重要组成部分，重视公路桥梁的建设，要从公路桥梁的设计开始。本文简单阐述了结构化设计的模型构建方法及常见的解法，并介绍了公路桥梁结构化设计的原则，同时分析了结构化设计在公路桥梁设计中的应用，旨在为同行提供借鉴参考，提高结构化设计在公路桥梁设计中的应用水平。
关键词：结构化设计；公路桥梁；应用
桥梁是交通系统中的—部分，为了促进桥梁建设行业的发展，需要从最基本的桥梁设计优化工作做起。在工作中，常见的方法是结构化设计模型构建法，这是当代桥梁设计中的新型设计理念之一，为桥梁结构的优化提供了保障。因此，为了使交通系统建设不断完善，加强结构化设计在桥梁设计中的应用研究有重要意义。
一、结构化设计的模型构建
1.离散化结构设计。离散化结构设计指的主要是将公路桥梁的整体结构分成部分，也就是将结构的无限自由度转为有限自由度。这样的结构设计方法有利于对结构进行受力分析，能够将设计施工简便化。
2.模型化结构设计。模型化结构设计的主要内容是对公路桥梁中结构的内在规律进行受力原理的分析，这样做的好处是将结构设计变得更加具体，有利于对结构的处理。
3.简化的材料和荷载结构化设计。这种设计方法主要是使用简单理想的材料模拟公路桥梁的结构化设计。这样做的好处是简化公路桥梁的结构化设计过程，使得设计施工能够更加合理的展开。但要注意的是这种设计方法是否符合实际情况，基本取决于计算模型的选择，因此在选择计算模型时，要慎之又慎。
二、结构化设计的常见计算方法
1.图解法。图解法的应用原理是分别将某两个设计变量作为横纵坐标，依据变量的影响情况作出坐标系中的图形，根据变量的函数不等式得到两种变量在坐标系内的约束区域，并作出目标函数的等值线，确定其切点，得出目标函数值。图解法在公路桥梁的二维结构设计中应用比较普遍。
2.求解函数极值。函数极值的求解需要将结构化设计中的设计变量函数不等式变为等式，求解出变量的大小，进而求出函数的极值。
3.同态设计法。同态设计法仍然需要将函数不等式变为等式，其目的是缩小设计空间，使计算更容易进行。但要注意的是同态设计法所得到的值是比不上原值的，但由于其将结构化设计的解法变得容易了，因此仍然得到了广泛的应用。
4.网络搜索方法。网络搜索是一种较为原始的方法，其优点是比较直观，能够找到公路桥梁结构化设计的最优解，缺点是计算较为麻烦，一般操作步骤是将所遇到的问题划分成网格点，按照一定的规律从某个点开始，固定某个变量，逐步进行验算，按照一定的顺序进行搜索，直到找到最优解为止。
三、结构化设计的原则
1.截面形式选择。在进行公路桥梁设计中，应根据公路桥梁的负荷，考虑其本身的承重能力，尽量选择符合其性能要求的截面形式。由于公路桥梁使用的材料较多，容易增加其自重，因此，要选择重量小、结构优良的截面形式，在进行材料设计时，可以将材料设计成空壁式，减少公路桥梁的压力。
2.支撑力的协调。公路桥梁的设计一定要注意其支撑力，使其均匀分布，更好地支撑公路桥梁，以免造成材料的浪费。
3.结构连续性。公路桥梁是一个整体，因此在进行设计时必须要考虑到其结构的连续性，使公路桥梁的各个部分均匀受力，这样才能够增加公路桥梁的整体结构的受力性，降低公路桥梁的建设成本。
4.材料及结构的相互整合。公路桥梁的结构和材料对于其受力性能和负载力都有十分重要的影响，因此，在进行公路桥梁的结构化设计时，要注意将材料和结构相互整合，达到结构和材料的最优配置。受力较大的结构需要使用优质材料，受力较小的结构则使用质量合格的材料即可。
5.全面掌握各个部位特征。在进行公路桥梁的结构化设计时，要充分掌握公路桥梁的各个部分的特点，掌握各部分的结构所需发挥的作用，完善设计方案，对公路桥梁的各个结构进行充分的整合，作出结构设计的最佳选择，减少工程施工量，提高公路桥梁的运作性能。
四、结构化设计在公路桥梁设计中的应用
1.在公路桥梁防水设计中的应用
公路桥梁的防水性能关系着公路桥梁的施工质量和使用寿命，若没有做好公路桥梁的排水防水工作，就会使得公路桥梁路面上的积水无法排出，长此以往，雨水会侵蚀公路桥梁的内部结构，影响其正常运营，严重时还会引发交通事故。在进行防水设计时，要加强对防水层的设计，选择更加密实的复合纤维混凝土或使用与结晶材料混合的水泥，确保公路桥梁路面有较好的防水效果。此外，可以在混凝土施工中加入钢筋网，防止混凝土开裂而使雨水进入其中。通常，防水层的结构设计需要达到以下标准：第一，确保混凝土与路面是一个整体，粘结性好，不出现起皮脱落的现象；第二，保证结构具备一定的抗拉强度与延展性；第三，做好科学合理的排水管道设计，将雨水积水对公路桥梁路面的破坏降到最低。
2.在公路桥梁混凝土施工中的应用
（１）增强钢筋的混凝土保护层厚度。钢筋混凝土是一种复合型材料，在公路桥梁的建设施工中应用十分普遍，为提高施工质量，加强对钢筋混凝土的保护，在进行公路桥梁的设计时，要进行钢筋混凝土的保护层设计，其主要作用是防止钢筋混凝土的腐蚀，延长使用寿命，使其在使用中更加安全。（２）符合混凝土耐久性的特点。混凝土的耐久性也直接关系到公路桥梁的施工质量和使用寿命，然而在当前混凝土的施工中，很多施工单位为追求利益最大化，在混凝土施工中容易出现偷工减料的情况，有时还会忽略公路桥梁的整体布局。因此，在进行结构化设计时，要确保混凝土的耐久性，做好混凝土的配比和拌合，保证施工质量，如表１为结构混凝土耐久性的基本要求。
表1 结构混凝土耐久性的基本要求
（３）增强构造配筋
混凝土开裂是各种混凝土工程中的质量通病。在公路桥梁中，为防止混凝土开裂影响公路桥梁的使用状况，可以增强构造配筋，提高混凝土结构的抗裂能力。因此，在进行结构化设计时，可以根据公路桥梁设计的实际情况，在一定程度上增强其构造配筋。
公路桥梁的结构化设计大大促进了公路桥梁设计方式的发展，使公路桥梁的结构设计水平得到了极大的提升。在进行结构化设计时，要对公路桥梁的实际情况进行充分的分析和了解，选择最节省成本、结构承载力最强的方案。结构化设计给公路桥梁设计带来了全新的设计理念，改变了公路桥梁的设计方式，为我国公路桥梁的发展提供了充足的保障。
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论文作者:田帅帅1,周广道2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：桥梁论文; 公路论文; 结构化论文; 混凝土论文; 结构论文; 材料论文; 结构设计论文; 《基层建设》2018年第21期论文;