结构化设计在道路桥梁设计中的应用

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  【摘 要】 结构化设计的应用有广阔的市场前景和使用价值。对结构化设计在道路桥梁设计中的各种应用问题的分析和论述内容可知,应用结构化的方法来进行设计是非常有必要的,所以有关的道路桥梁设计部门的相关工作人员一定要注意在工作的实践中加入结构化设计的理念和方法,切实的做好道路桥梁的设计工作。本文主要分析了结构化设计的必要性和原则,并对其不同的计算模型和应用进行了简要概述。
  【关键词】 结构化设计;道路桥梁设计;应用
  引言:
  在设计道路桥梁结构时,遵守的基本原则就是安全性、适用性和经济性,传统的设计方法通常选用定值设计法,主要目的就是满足设计规范要求,达到最低水平的设计,这种设计方法对桥梁结构中存在的许多不确定因素不能进行描述与处理。
  一、结构化设计的必要性
  传统的桥梁设计流程首先是根据经验判断制定初始的设计方案,包括材料的选择、总体的布置、制造的工艺和结构尺寸等方面;接着是对结构进行分析;最后进行力学分析,检验设计结构是否可行,并根据不同情况进行修改。这种设计方法,只是对施工方案的可行性与安全性进行检验,不能够做到最优的设计,很难满足对桥梁结构设计需求日益复杂的要求,因此,结构化设计变得尤为必要。
  结构化设计的方法主要是基于自顶向下细化、模块化和结构化程序设计等程序设计技术发展而来的,主要的思想就是把设计分为具有单一功能且相互独立的模块结构,主要包括详细设计和概要设计。结构化设计主要通过结构图进行设计阶段的描述。结構化设计在道路桥梁设计中的应用,不仅是道路桥梁发展的需要,也是道路桥梁设计方法的最优选择。
  二、结构化设计的不同计算模型
  1、离散化结构
  在道路桥梁结构设计时需要把结构的无限自由度转化为有限的自由度,也就是把整个结构分为有限个部分,这种划分就把整个结构进行了离散化的划分。这种结构化设计形成的离散化的结构有利于受力分析,更容易进行设计施工。
  2、模型化结构
  道路桥梁设计中要运用力学原理对各种结构的内在规律性进行分析,结构化设计能够做到抓住主要矛盾对结构进行模型化处理,模型化的结构使整个设计变得更加具体,易于施工的正常进行。
  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。
  三、结构化设计在道路桥梁设计中的应用原则
  选用科学合理的刚度配置和截面形式,要想使结构的重量尽量轻点,就要把位移与内力的分布调整的更加合理,同时材料的刚度配置也要符合规范要求。尽量使力的传递路线直接简单,这样支承反力才能更好地直接平衡外荷载,从而结构的重量会越轻,利于施工进行的同时还节约了材料。要符合连续性的要求,如果使桥梁结构的各个部分形成一个统一的整体,不但使力的传递线路简单直接,还会使结构的受力范围增大,从而能够降低结构受到的整体内力,还能降低材料用量,节约成本。设计时要充分考虑各种材料的组合,充分结合结构的几何形状与受力特征,各种不同材料的优良性能的充分组合,能够减轻结构的整体质量。充分研究各主要受力构件的性能,发挥其潜力。桥梁结构根据不同的施工要求需要在不同的复杂环境中工作,结构化设计对结构的各种使用情况进行设计,为了使主要的受力杆数量减少,要让受力杆在各种设计情况下充分发挥作用,以期达到综合运用的目的,从而节省材料用量,缩减成本。
  四、结构化设计在道路桥梁设计中的应用
  1、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。
  2、结构化设计在道路桥梁混凝土施工设计中的应用
  2.1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。
  2.2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。
  2.3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。
  3、结构化设计在道路桥梁计算机设计中的应用
  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整体结构性质,充分的考虑到不同的结构对相关构件的不同要求,结合计算机得出的相关参数进而对实物桥梁来进行设计。
  五、结束语
  总而言之,交通是一切经济发展的基础,结构化设计已经广泛的应用于我国的交通事业的建设中,在道路桥梁建设的设计中也被广泛的应用。做好桥梁的设计和施工的相关工作是非常有必要的,只有做好道路桥梁的结构化设计工作,才能不断增强我国的经济实力,奠定经济发展的基础。
  参考文献:
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