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摘要：随着社会的发展与进步，重视结构化设计在道路桥梁设计中的应用对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍结构化设计在道路桥梁设计中的应用的有关内容。
关键词结构化；设计；道路；桥梁；可靠性；应用；
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法,目的是追求一个满足设计规范条件下的最低水平设计,其既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素,也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标,更无法科学地协调它们之间的矛盾,使它们达到合理的平衡。且由于一直以来我国在桥梁设计过程中,存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态而不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护,使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来,国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致,从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。因此,为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性,减少早期桥梁病害,从而节约后期桥梁的维修费用,加强对桥梁结构可靠性研究及可靠性在公路桥梁结构设计中的应用已迫在眉睫。
一、结构可靠度的定义
结构的可靠性是指结构的安全性、适用性和耐久性的统称。一般情况下,总是将影响结构可靠性的因素归纳为结构构建的荷载效应的R和抗力S。荷载在设计基准期内有不同的组合和效应,抗力在材料性能、几何参数和计算模式下均具有不定性,因此在现实情况下,我们只能从概率学上用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立。
根据当前国际上的一致看法,结构可靠度是指工程结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。“规定时间”是指结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间;“规定的条件”是指结构在正常设计、施工和使用的条件下,即不考虑人为过失的影响;“预定功能”是指正常施工和使用时,结构能承受可能出现的各种作用,同时具有良好的工作性能,有足够的耐久性能,以及在设计规定的偶然事件发生时和发生后,结构能够保持必需的整体稳定性。
可靠度概念中的“规定时间”是指结构设计基准期,一般大多数国家是50年,且有一个关系就是:“规定的时间越长,结构可靠度就越低”。目前,根据我国《公路桥涵设计通用规范》(JTJ D60-2004)中规定,公路桥梁结构的设计基准期为100年。
二、可靠度理論下道路桥梁结构设计要求
可靠度理论下道路桥梁结构设计的总要求是:结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应S,即R≥S。
在道路桥梁结构可靠性设计中,即规定的条件就是在正常情况下的施工,则将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标;将结构在失效状态时的概率称为失效概率。但由于实际中抗力和荷载效应均为随机量,因此上式并不能绝对满足,而只能在一定概率意义下满足。即P{RS}=Pr。
其中,Pr为结构的概率可靠度。因此,结构设计更明确的要求是:在一定的可靠度Pr或失效概率Pj条件下,进行结构设计,使得结构的抗力大于或等于结构的综合荷载效应。
而在道路桥梁结构设计中,一般需要确定结构的失效标准和失效模型;确定结构的目标可靠指标;推求设计表达式。
三、结构化设计在道路桥梁混凝土施工中的几点应用
（1）结构化设计一定要满足混凝土耐久性要求
混凝土的耐久性设计要求，不但关系到道路桥梁的施工质量，更关系到道路桥梁的使用寿命。近些年来,由于混凝土施工过程中的偷工减料，设计不考虑工程整体结构，计算错误等都为工程的埋下了事故隐患。因此，混凝土的结构化设计中一定达到耐久性要求。实现混凝土结构的耐久性，就要提高混凝土自身的耐久性，就要把混凝土的材料配比设计好，例如水灰比、水泥用量、强度等级等，均对其耐久性有较大影响。《桥规JTGD62》明确规定了不同使用环境下，结构混凝土的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出了限制规定，这是《桥规JTGD62))对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求，设计时应遵照执行。
（2）结构化设计中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,它是道路桥梁建设中的常用施工材料，而铺设在钢筋混凝土上面的保护层，则是对防止钢筋被腐蚀，提高结构的耐久性和安全性，对钢筋混凝土起到一个安全保护的作用。因此，在相关的国家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，要增加保护层的厚度。
（3）结构化设计中要考虑加强构造配筋
混凝土最常出现的问题就是出现裂缝，进而发生结构其他方面的损伤与破坏，裂缝的出现，不但会导致雨水渗透进入结构中，导致裂缝的进一步加大，更会造成内部的结构的侵蚀。因此，控制混凝土在使用过程中裂缝的出现一般要增加一些构造的配筋，这样，可以提高混凝土结构的抗裂缝的能力。
（4）结构化设计中注重提高后张法预应力钢筋管道压浆质量
影响预应力混凝土粱耐久性的关键因素之一是后张法预应力钢筋管道压浆质量。由于预应力钢筋的锈蚀会导致结构的突然破坏，造成十分严重的后果，因此在结构设计中要特别的引起重视。
（5）在结构局部使用防腐材料
新型的防腐材料应用于一般钢筋混凝土负弯矩区的钢筋中，可以提高混凝土结构的耐久性，可以提高混凝土的防腐蚀性。
四、结构化设计在道路桥梁防水设计中的一些应用
道路桥梁的路面渗水的排除问题以及防渗漏问题都是会对道路桥梁的使用寿命产生重大影响，因此，一定要在道路桥梁的结构化设计过程中高度重视。对道路桥梁的起到防水保护作用的就是铺装的防水层，这层防水层必须采用密实性较好的混凝土材料，还应加入钢筋网防止混凝土开裂，采用复合纤维混凝土，或者是在其中掺入水泥基渗透结晶材料，都能起到较好的防水效果。另外，除了要加强防水层的设计外，还要注意泄水管道的设计与安装，注意泄水管的细节安装，防止水份从管中渗出，对混凝土结构造成影响。合格的防水层的结构设计应符合以下几点要求：首先，路面要具有良好的粘结性，不起皮，不脱落；其次，混凝土要和路面的铺装成为一体；再者，整体结构做到有一定的抗拉强度和延展性。
五、结构化设计在道路桥梁设计中的具体应用及实例
结构化设计在道路桥梁建设的设计中具体是怎样应用的也是非常值得研究的，下面就这个问题进行总结陈述。随着现代化的发展，结构化设计已经广泛的应用于我国的各大领域里，在道路桥梁建设的设计中应用也是非常广泛的。例如，道路桥梁的桥头搭板的结构设计，主要就是采用了结构化的设计，在应用的过程中不但注意了对搭板长度、宽度和厚度的调整，还对其所埋的深度进行了科学的计算和调整，这样就更好的实现了相对优越的桥头搭板结构。如下图所示为电脑计算机合成的某立交桥效果图：
图1某立交桥效果图
现如今的道路桥梁设计工作主要是应用电脑计算机来进行工作设计的，随着时代的发展旧时代的设计理念早已经跟不上时代的发展，并且不能更好的结合现代风格来对道路桥梁进行设计，所以结构化设计根据时代的发展在计算机的应用中也得到了更好的改善，现代的计算机使结构化设计中的有关数据计算的更加简便。因此，在道路桥梁建设的设计过程中首先要应用计算机构造出简单的结构化的优化模型，使设计的结果更加地接近于现实中的实物，在构建这个优化模型的过程中一定要保证桥梁道路的高度综合的结构性质，充分的考虑到不同的结构对相关构件的特殊要求，结合计算机得出的相关参数进而对实物桥梁来进行约束，并且一定要在设计的图纸上标注出相关参数的关系特征，不能出错。另外，在设计的过程中还要注意选择最简便的结构化的设计方案和计算方法，降低计算的难度，这样在一定程度上不仅可以减少设计时间缩短工期，还能将复杂多变的参数变量利用更加简便的方法来求解，所以总结出一套简便的结构化的计算方法也非常有利于结构化在道路桥梁设计中的应用。
结束语
现如今，道路桥梁建筑在我国无论是百姓生活还是社会生产等各个方面都占有非常重要的地位，其中道路桥梁的设计工作更是保证整个道路桥梁能否顺利交付使用的关键，只有拥有一套好的设计方案，才能更好地在接下来的建筑中进行很好的施工，进而保证道路桥梁的施工质量和速度，所以，做好道路桥梁的设计工作是非常必要的。
参考文献
[1] 黄金枝,俞文泰.结构优化设计的分解法[J].基建优化,2010-03
[2] 黄茂忠,程庆国,吴亮明,庄军生.灵敏度分析在桥梁结构优化设计中的应用[J].土木工程,2009-04
[3] 周建华,刘文忠,孙继东.结构优化设计及其在桥梁中的应用[J].山西建筑，2005-12
[4] 禹智涛，韩大建.基于可靠度的桥梁结构优化设计[J].广东工业大学学报，2007-09
[5] 杨伟军，梁兴文，张建仁.桥梁结构生命全过程的可靠性优化设计[J].桥梁建设，2008-05
关键词结构化；设计；道路；桥梁；可靠性；应用；
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法,目的是追求一个满足设计规范条件下的最低水平设计,其既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素,也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标,更无法科学地协调它们之间的矛盾,使它们达到合理的平衡。且由于一直以来我国在桥梁设计过程中,存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态而不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护,使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来,国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致,从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。因此,为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性,减少早期桥梁病害,从而节约后期桥梁的维修费用,加强对桥梁结构可靠性研究及可靠性在公路桥梁结构设计中的应用已迫在眉睫。
一、结构可靠度的定义
结构的可靠性是指结构的安全性、适用性和耐久性的统称。一般情况下,总是将影响结构可靠性的因素归纳为结构构建的荷载效应的R和抗力S。荷载在设计基准期内有不同的组合和效应,抗力在材料性能、几何参数和计算模式下均具有不定性,因此在现实情况下,我们只能从概率学上用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立。
根据当前国际上的一致看法,结构可靠度是指工程结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。“规定时间”是指结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间;“规定的条件”是指结构在正常设计、施工和使用的条件下,即不考虑人为过失的影响;“预定功能”是指正常施工和使用时,结构能承受可能出现的各种作用,同时具有良好的工作性能,有足够的耐久性能,以及在设计规定的偶然事件发生时和发生后,结构能够保持必需的整体稳定性。
可靠度概念中的“规定时间”是指结构设计基准期,一般大多数国家是50年,且有一个关系就是:“规定的时间越长,结构可靠度就越低”。目前,根据我国《公路桥涵设计通用规范》(JTJ D60-2004)中规定,公路桥梁结构的设计基准期为100年。
二、可靠度理論下道路桥梁结构设计要求
可靠度理论下道路桥梁结构设计的总要求是:结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应S,即R≥S。
在道路桥梁结构可靠性设计中,即规定的条件就是在正常情况下的施工,则将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标;将结构在失效状态时的概率称为失效概率。但由于实际中抗力和荷载效应均为随机量,因此上式并不能绝对满足,而只能在一定概率意义下满足。即P{RS}=Pr。
其中,Pr为结构的概率可靠度。因此,结构设计更明确的要求是:在一定的可靠度Pr或失效概率Pj条件下,进行结构设计,使得结构的抗力大于或等于结构的综合荷载效应。
而在道路桥梁结构设计中,一般需要确定结构的失效标准和失效模型;确定结构的目标可靠指标;推求设计表达式。
三、结构化设计在道路桥梁混凝土施工中的几点应用
（1）结构化设计一定要满足混凝土耐久性要求
混凝土的耐久性设计要求，不但关系到道路桥梁的施工质量，更关系到道路桥梁的使用寿命。近些年来,由于混凝土施工过程中的偷工减料，设计不考虑工程整体结构，计算错误等都为工程的埋下了事故隐患。因此，混凝土的结构化设计中一定达到耐久性要求。实现混凝土结构的耐久性，就要提高混凝土自身的耐久性，就要把混凝土的材料配比设计好，例如水灰比、水泥用量、强度等级等，均对其耐久性有较大影响。《桥规JTGD62》明确规定了不同使用环境下，结构混凝土的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出了限制规定，这是《桥规JTGD62))对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求，设计时应遵照执行。
（2）结构化设计中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,它是道路桥梁建设中的常用施工材料，而铺设在钢筋混凝土上面的保护层，则是对防止钢筋被腐蚀，提高结构的耐久性和安全性，对钢筋混凝土起到一个安全保护的作用。因此，在相关的国家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，要增加保护层的厚度。
（3）结构化设计中要考虑加强构造配筋
混凝土最常出现的问题就是出现裂缝，进而发生结构其他方面的损伤与破坏，裂缝的出现，不但会导致雨水渗透进入结构中，导致裂缝的进一步加大，更会造成内部的结构的侵蚀。因此，控制混凝土在使用过程中裂缝的出现一般要增加一些构造的配筋，这样，可以提高混凝土结构的抗裂缝的能力。
（4）结构化设计中注重提高后张法预应力钢筋管道压浆质量
影响预应力混凝土粱耐久性的关键因素之一是后张法预应力钢筋管道压浆质量。由于预应力钢筋的锈蚀会导致结构的突然破坏，造成十分严重的后果，因此在结构设计中要特别的引起重视。
（5）在结构局部使用防腐材料
新型的防腐材料应用于一般钢筋混凝土负弯矩区的钢筋中，可以提高混凝土结构的耐久性，可以提高混凝土的防腐蚀性。
四、结构化设计在道路桥梁防水设计中的一些应用
道路桥梁的路面渗水的排除问题以及防渗漏问题都是会对道路桥梁的使用寿命产生重大影响，因此，一定要在道路桥梁的结构化设计过程中高度重视。对道路桥梁的起到防水保护作用的就是铺装的防水层，这层防水层必须采用密实性较好的混凝土材料，还应加入钢筋网防止混凝土开裂，采用复合纤维混凝土，或者是在其中掺入水泥基渗透结晶材料，都能起到较好的防水效果。另外，除了要加强防水层的设计外，还要注意泄水管道的设计与安装，注意泄水管的细节安装，防止水份从管中渗出，对混凝土结构造成影响。合格的防水层的结构设计应符合以下几点要求：首先，路面要具有良好的粘结性，不起皮，不脱落；其次，混凝土要和路面的铺装成为一体；再者，整体结构做到有一定的抗拉强度和延展性。
五、结构化设计在道路桥梁设计中的具体应用及实例
结构化设计在道路桥梁建设的设计中具体是怎样应用的也是非常值得研究的，下面就这个问题进行总结陈述。随着现代化的发展，结构化设计已经广泛的应用于我国的各大领域里，在道路桥梁建设的设计中应用也是非常广泛的。例如，道路桥梁的桥头搭板的结构设计，主要就是采用了结构化的设计，在应用的过程中不但注意了对搭板长度、宽度和厚度的调整，还对其所埋的深度进行了科学的计算和调整，这样就更好的实现了相对优越的桥头搭板结构。如下图所示为电脑计算机合成的某立交桥效果图：
图1某立交桥效果图
现如今的道路桥梁设计工作主要是应用电脑计算机来进行工作设计的，随着时代的发展旧时代的设计理念早已经跟不上时代的发展，并且不能更好的结合现代风格来对道路桥梁进行设计，所以结构化设计根据时代的发展在计算机的应用中也得到了更好的改善，现代的计算机使结构化设计中的有关数据计算的更加简便。因此，在道路桥梁建设的设计过程中首先要应用计算机构造出简单的结构化的优化模型，使设计的结果更加地接近于现实中的实物，在构建这个优化模型的过程中一定要保证桥梁道路的高度综合的结构性质，充分的考虑到不同的结构对相关构件的特殊要求，结合计算机得出的相关参数进而对实物桥梁来进行约束，并且一定要在设计的图纸上标注出相关参数的关系特征，不能出错。另外，在设计的过程中还要注意选择最简便的结构化的设计方案和计算方法，降低计算的难度，这样在一定程度上不仅可以减少设计时间缩短工期，还能将复杂多变的参数变量利用更加简便的方法来求解，所以总结出一套简便的结构化的计算方法也非常有利于结构化在道路桥梁设计中的应用。
结束语
现如今，道路桥梁建筑在我国无论是百姓生活还是社会生产等各个方面都占有非常重要的地位，其中道路桥梁的设计工作更是保证整个道路桥梁能否顺利交付使用的关键，只有拥有一套好的设计方案，才能更好地在接下来的建筑中进行很好的施工，进而保证道路桥梁的施工质量和速度，所以，做好道路桥梁的设计工作是非常必要的。
参考文献
[1] 黄金枝,俞文泰.结构优化设计的分解法[J].基建优化,2010-03
[2] 黄茂忠,程庆国,吴亮明,庄军生.灵敏度分析在桥梁结构优化设计中的应用[J].土木工程,2009-04
[3] 周建华,刘文忠,孙继东.结构优化设计及其在桥梁中的应用[J].山西建筑，2005-12
[4] 禹智涛，韩大建.基于可靠度的桥梁结构优化设计[J].广东工业大学学报，2007-09
[5] 杨伟军，梁兴文，张建仁.桥梁结构生命全过程的可靠性优化设计[J].桥梁建设，2008-05