道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)性設(shè)計運用分析

道路橋梁設(shè)計中結(jié)構(gòu)性設(shè)計運用分析

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

道路橋梁工程設(shè)計是基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)性設(shè)計是充分考慮道路橋梁結(jié)構(gòu)影響因素，進(jìn)行綜合設(shè)計的過程。結(jié)構(gòu)性設(shè)計更加注重整體質(zhì)量和整體的協(xié)調(diào)性，有效避免結(jié)構(gòu)問題的產(chǎn)生。應(yīng)用結(jié)構(gòu)性設(shè)計理念和設(shè)計方法，針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)問題落實具體的設(shè)計方案，對于解決道路橋梁設(shè)計難點有著積極的作用。1道路橋梁結(jié)構(gòu)性設(shè)計

1.1防水設(shè)計

防水設(shè)計是減少鋼筋腐蝕，提高道路橋梁延展性的重要舉措，結(jié)構(gòu)性設(shè)計中的防水設(shè)計應(yīng)切實注重道路橋梁的黏結(jié)程度，并提高混凝土鋪設(shè)和路面鋪裝的契合程度。道路橋梁工程實際結(jié)構(gòu)性設(shè)計的過程中，需要對防水層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以承受自然降水、路面積水的破壞，阻隔外界的水源進(jìn)入到道路橋梁結(jié)構(gòu)體系之中。設(shè)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(jìn)行結(jié)構(gòu)性防水設(shè)計的過程中，需要綜合考慮道路橋梁的粘結(jié)性，通過結(jié)構(gòu)劃分，在面層鋪設(shè)熱瀝青混凝土，使用耐熱效果較好的防水卷材進(jìn)行鋪設(shè)，可以有效提高道路橋梁的黏結(jié)性。此外，道路橋梁混凝土鋪設(shè)和路面的鋪裝應(yīng)具有一致性，注重邊緣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性設(shè)計中應(yīng)注重排水管道的設(shè)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(zhì)量，使得其出現(xiàn)腐蝕和碳化的情況。

1.2整體設(shè)計

結(jié)構(gòu)性設(shè)計要求道路橋梁設(shè)計應(yīng)堅持局部和整體的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，通過模塊組合劃分的方式進(jìn)行設(shè)計。在圖紙演化過程中，將道路橋梁的整體模塊轉(zhuǎn)化為單獨的模塊進(jìn)行設(shè)計，將其劃分為標(biāo)準(zhǔn)中板、非標(biāo)準(zhǔn)邊板等結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)組合的方式實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。在劃分好道路橋梁的單獨模塊后，進(jìn)行整體模塊的協(xié)調(diào)劃分，以梁模板設(shè)計為例，按照結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，通過各模塊結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化，可以實現(xiàn)整體的協(xié)調(diào)性設(shè)計目標(biāo)，使得結(jié)構(gòu)性設(shè)計發(fā)揮自身的優(yōu)勢。

2道路橋梁結(jié)構(gòu)化設(shè)計的具體應(yīng)用

2.1在防水設(shè)計中的應(yīng)用外部環(huán)境中積水容易導(dǎo)致材質(zhì)腐蝕，導(dǎo)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(shè)計人員在進(jìn)行防水設(shè)計時首先要保證施工路面的平整度處在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，達(dá)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(shù)，避免混凝土開裂、收縮等現(xiàn)象的出現(xiàn)，最后建設(shè)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(shè)計人員可以把防水性能好的新材料鋪設(shè)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(shè)質(zhì)量。

2.2在混凝土設(shè)計中的應(yīng)用混凝土作為道路橋梁工程的建筑材料對工程質(zhì)量有著決定性的影響，因此需要充分驗證混凝土的材料設(shè)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(yán)格配比制作而成，因此在進(jìn)行設(shè)計時要依據(jù)工程的設(shè)計需求，合理調(diào)配混凝另一方面，混凝土通常搭配鋼筋用，設(shè)計時需要結(jié)合道路橋梁荷載分布，合理設(shè)置鋼筋數(shù)量及分布間距，通過合理增加混凝土質(zhì)量以及鋼筋科學(xué)預(yù)埋增強道路橋梁承載能力，提升工程質(zhì)量。從結(jié)構(gòu)化設(shè)計的角度看，道路橋梁的樁基、墩臺、箱梁等大體積混凝土結(jié)構(gòu)是設(shè)計的重點，這些結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)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(biāo)。例如，橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(dǎo)致其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。工程實踐中主要采用預(yù)應(yīng)力箱梁的設(shè)計方案來抵消這種力矩作用，也就是在澆筑混凝土之前預(yù)先埋設(shè)紋波管、預(yù)應(yīng)力筋，然后采用先張法或者后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋，進(jìn)而使混凝土箱梁結(jié)構(gòu)形成向上的拱度，由于箱梁是對稱結(jié)構(gòu)，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(yù)應(yīng)力箱梁混凝土結(jié)構(gòu)提升公路橋梁承載力的原理。

2.3在防震設(shè)計中的應(yīng)用為了保證地震來臨時道路橋梁的穩(wěn)定性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計時需要加強工程防震能力提升。例如，合理設(shè)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(yīng)當(dāng)盡量降低橋梁高度；在進(jìn)行工程基礎(chǔ)施工階段，應(yīng)當(dāng)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(yán)選嚴(yán)控質(zhì)量，并在進(jìn)入施工現(xiàn)場前要加強材質(zhì)抽檢工作，打牢工程高質(zhì)量建設(shè)的材料基礎(chǔ)等等。

2.4樁基設(shè)計以路橋基礎(chǔ)設(shè)計為例，當(dāng)施工區(qū)域的地質(zhì)條件不佳，如存在膨脹土或者軟土地質(zhì)時，為了預(yù)防其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(shè)計方案，常用的樁基類型包括鉆孔灌注樁、預(yù)制鋼筋混凝土打入樁等。在設(shè)計樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(yán)格的工程學(xué)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(shè)計。樁基礎(chǔ)不同于一般路橋結(jié)構(gòu)，一旦樁基礎(chǔ)因為抗震的作用而產(chǎn)生開裂或者破，最終會嚴(yán)重威脅到上層構(gòu)筑物的安全性。在設(shè)計樁基礎(chǔ)時要根據(jù)當(dāng)?shù)氐目拐鹆叶纫髞泶_定這一關(guān)鍵參數(shù)。

2.5橋墩設(shè)計橋墩是橋梁工程中非常關(guān)鍵的一個結(jié)構(gòu)，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(gòu)筑物的力學(xué)承載結(jié)構(gòu)，由于其高度和截面積較大，在側(cè)方向上還承載著一定的風(fēng)力作用。其在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)在設(shè)計的過程中除了要滿足工程力學(xué)方面的要求外，還應(yīng)該重視其視覺上的協(xié)調(diào)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(shè)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(shè)計重點。

結(jié)論：

綜上所述，針對道路橋梁設(shè)計中的結(jié)構(gòu)問題，采用結(jié)構(gòu)性加固設(shè)計方法，可以有效保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)性設(shè)計不合理會導(dǎo)致裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕等問題產(chǎn)生。因此，依托結(jié)構(gòu)性設(shè)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(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。此外，道路橋梁結(jié)構(gòu)性設(shè)計理念落實應(yīng)充分考慮防水性能，并注重結(jié)構(gòu)的整體協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)性參數(shù)對無側(cè)限抗壓強度的影響規(guī)律[J].水資源與水工程學(xué)報，2022，33（03）：202-20