道路橋梁設計中結構性設計運用分析

道路橋梁設計中結構性設計運用分析

Summary：道路橋梁的結構性內(nèi)容比較豐富，其中包括防水設計、整體設計、綜合設計等內(nèi)容。道路橋梁工程中應用結構性設計理念應切實秉持道路橋梁結構設計的基本原則，針對結構問題采取相應的解決措施。本文對道路橋梁結構性設計的影響進行分析，探討道路橋梁工程中結構性設計的實際應用，分析其在結構問題中的設計方式。Keys：道路橋梁；結構性設計；整體設計；加固設計引言

道路橋梁工程設計是基礎，結構性設計是充分考慮道路橋梁結構影響因素，進行綜合設計的過程。結構性設計更加注重整體質量和整體的協(xié)調性，有效避免結構問題的產(chǎn)生。應用結構性設計理念和設計方法，針對現(xiàn)有結構問題落實具體的設計方案，對于解決道路橋梁設計難點有著積極的作用。1道路橋梁結構性設計

1.1防水設計

防水設計是減少鋼筋腐蝕，提高道路橋梁延展性的重要舉措，結構性設計中的防水設計應切實注重道路橋梁的黏結程度，并提高混凝土鋪設和路面鋪裝的契合程度。道路橋梁工程實際結構性設計的過程中，需要對防水層的結構進行優(yōu)化設計，可以承受自然降水、路面積水的破壞，阻隔外界的水源進入到道路橋梁結構體系之中。設計時使用密度比較高的混凝土材料，可以有效提高道路橋梁的防水性能。在進行結構性防水設計的過程中，需要綜合考慮道路橋梁的粘結性，通過結構劃分，在面層鋪設熱瀝青混凝土，使用耐熱效果較好的防水卷材進行鋪設，可以有效提高道路橋梁的黏結性。此外，道路橋梁混凝土鋪設和路面的鋪裝應具有一致性，注重邊緣結構的起伏程度，避免中間過低、四周過高的情況出現(xiàn)，可以起到良好的排水效果。道路橋梁結構性設計中應注重排水管道的設計，合理規(guī)劃排水管線，重視排水效果，避免積水影響道路橋梁質量，使得其出現(xiàn)腐蝕和碳化的情況。

1.2整體設計

結構性設計要求道路橋梁設計應堅持局部和整體的協(xié)調統(tǒng)一，通過模塊組合劃分的方式進行設計。在圖紙演化過程中，將道路橋梁的整體模塊轉化為單獨的模塊進行設計，將其劃分為標準中板、非標準邊板等結構，通過結構組合的方式實現(xiàn)整體結構的優(yōu)化設計。在劃分好道路橋梁的單獨模塊后，進行整體模塊的協(xié)調劃分，以梁模板設計為例，按照結構可以將其劃分為箱梁模板、單雙室箱梁模板、墩柱模板、墩臺、墩身等結構，通過各模塊結構的參數(shù)優(yōu)化，可以實現(xiàn)整體的協(xié)調性設計目標，使得結構性設計發(fā)揮自身的優(yōu)勢。

2道路橋梁結構化設計的具體應用

2.1在防水設計中的應用外部環(huán)境中積水容易導致材質腐蝕，導致道路橋梁的功能性喪失，具有不小的安全隱患，因此，良好的防水性能是提高工程可靠性的有效途徑之一。設計人員在進行防水設計時首先要保證施工路面的平整度處在標準范圍內(nèi)，達到良好的混凝土貼合地面效果，其次在施工作業(yè)時要選取良好的施工材料及合理的施工技術，避免混凝土開裂、收縮等現(xiàn)象的出現(xiàn)，最后建設完善的排水系統(tǒng)，及時排除路面雨水和雪水，以減少因腐蝕而造成的安全隱患。隨著新工藝、新材料的不斷更新迭代，設計人員可以把防水性能好的新材料鋪設于混凝土表面，依據(jù)新工藝在表面形成堅固的防水層，從而提高工程建設質量。

2.2在混凝土設計中的應用混凝土作為道路橋梁工程的建筑材料對工程質量有著決定性的影響，因此需要充分驗證混凝土的材料設計。一方面，混凝土由水泥、砂石以及膨脹劑等多種原材料經(jīng)嚴格配比制作而成，因此在進行設計時要依據(jù)工程的設計需求，合理調配混凝另一方面，混凝土通常搭配鋼筋用，設計時需要結合道路橋梁荷載分布，合理設置鋼筋數(shù)量及分布間距，通過合理增加混凝土質量以及鋼筋科學預埋增強道路橋梁承載能力，提升工程質量。從結構化設計的角度看，道路橋梁的樁基、墩臺、箱梁等大體積混凝土結構是設計的重點，這些結構經(jīng)過優(yōu)化設計之后要實現(xiàn)承載力、抗凍性、抗裂性等多方面的性能指標。例如，橋梁結構的箱梁在長期使用過程中受到載荷作用，如果采用常規(guī)的平直結構，梁體的兩個端頭分別搭載在橋墩上，載荷作用于其中部位置時會產(chǎn)生較大的力矩作用，這樣容易導致其產(chǎn)生結構裂縫。工程實踐中主要采用預應力箱梁的設計方案來抵消這種力矩作用，也就是在澆筑混凝土之前預先埋設紋波管、預應力筋，然后采用先張法或者后張法張拉預應力筋，進而使混凝土箱梁結構形成向上的拱度，由于箱梁是對稱結構，拱度的最高點恰好位于箱梁的中部，而產(chǎn)生最大力矩的作用點也是這一位置，這便是預應力箱梁混凝土結構提升公路橋梁承載力的原理。

2.3在防震設計中的應用為了保證地震來臨時道路橋梁的穩(wěn)定性，在進行結構化設計時需要加強工程防震能力提升。例如，合理設定橋梁高度，過高則容易引起不穩(wěn)，因此在滿足使用要求的前提之下，應當盡量降低橋梁高度；在進行工程基礎施工階段，應當在鋼筋焊接部位額外加焊支架，用來加強固定而提升整體的穩(wěn)定性；在材料采購時，要嚴選嚴控質量，并在進入施工現(xiàn)場前要加強材質抽檢工作，打牢工程高質量建設的材料基礎等等。

2.4樁基設計以路橋基礎設計為例，當施工區(qū)域的地質條件不佳，如存在膨脹土或者軟土地質時，為了預防其基礎結構在后期的使用過程中出現(xiàn)顯著的沉降，工程上通常采用樁基設計方案，常用的樁基類型包括鉆孔灌注樁、預制鋼筋混凝土打入樁等。在設計樁基礎結構時要綜合考慮其承載能力、抗震烈度以及環(huán)境耐受力等因素。第一，確定最佳的混凝土強度等級。樁基的截面積及其在投用之后的最大載荷需求等決定了混凝土強度等級，具體采用哪一種強度等級，要經(jīng)過嚴格的工程學計算，以具體的數(shù)據(jù)來說明問題，單樁承載能力是通過類似的方式來計算出來的。第二，抗震烈度設計。樁基礎不同于一般路橋結構，一旦樁基礎因為抗震的作用而產(chǎn)生開裂或者破，最終會嚴重威脅到上層構筑物的安全性。在設計樁基礎時要根據(jù)當?shù)氐目拐鹆叶纫髞泶_定這一關鍵參數(shù)。

2.5橋墩設計橋墩是橋梁工程中非常關鍵的一個結構，相鄰的兩孔橋跨搭載在橋墩上，因而橋墩是路橋工程上層構筑物的力學承載結構，由于其高度和截面積較大，在側方向上還承載著一定的風力作用。其在結構上主要分為三個組成部分，分別為承臺、墩身以及最上層的臺帽。在橋墩的結構設計中首先要考慮到其整體的承載力是否滿足要求，通過計算確定出承臺的寬度、高度以及混凝土澆筑的厚度。另外，橋梁結構在設計的過程中除了要滿足工程力學方面的要求外，還應該重視其視覺上的協(xié)調性和美觀性，例如，可將部分蓋梁高度隱藏到梁體內(nèi)部。橋墩位于橋面的底部，在設計時要考慮到車輛通行的需求，因而其寬度、高度以及間距等都是設計重點。

結論：

綜上所述，針對道路橋梁設計中的結構問題，采用結構性加固設計方法，可以有效保障結構的穩(wěn)定性。結構性設計不合理會導致裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕等問題產(chǎn)生。因此，依托結構性設計理念，采用截面加固、粘貼加固、縱梁腳骨、拓展加固等方法，對結構進行優(yōu)化。此外，道路橋梁結構性設計理念落實應充分考慮防水性能，并注重結構的整體協(xié)調性、完整性，有效解決混凝土碳化和裂縫問題。

Reference：

[1]王博，黃睿，黃雪峰，等.延安新區(qū)黃土結構性參數(shù)對無側限抗壓強度的影響規(guī)律[J].水資源與水工程學報，2022，33（03）：202-20