公路桥梁设计结构化方法设计

1结构化方法设计的必要性

桥梁设计预设的细化流程，是依凭累积得来的经验，创设初始时段的设计路径。这个时段的桥梁设计，可以分出采购过来的原料、总体架构下的布设规则、拟定的建造工艺、不同方位的构架尺寸。对设定好的这种结构，予以慎重解析，查验它的可行特性。依照既有的真实状态，妥善调和这一方案。这种惯用的设计途径，只是查验了方案特有的可行性、关联着的安全性，还没能凸显最佳情形下的设计思路。接续的运用中，桥体原本的构架会更替，因此原初的单一设计，很难满足不停变更着的运用需求。桥梁设计依循的流程中，设计者惯常没能考量全局态势下的设计疑难，因此暴露偏多的弊病。通常来看，设计得来的构架强度，能与预设的强度规格契合;但桥体固有的构架体系、选出来的建造原料、接续的构架修护、桥梁表征着的耐久特性，都潜藏着偏多的人为干扰，没能全面考量。例如:桥梁设计这一时段，拟定好的运算图例、描画的设计路径都没能明晰，造成局部态势的受力偏大。再如，混凝土固有的层级偏低，安设的保护层偏薄，或衔接着的钢筋偏短。如上的设计弊病，都威胁着总架构下的桥梁稳定。除此以外，若设计态度没能严谨，也会凸显出运算失误。为了变更单一特性的设计方式，创设了结构化范畴中的新颖设计。结构化特有的设计，建构在模块化这一根基之上。本源的设计路径，是把拟定好的设计流程，分出互通情形下的多样模块;对细分出来的这些模块，明辨概要框架。结构化依循的设计导向，是描画明晰的构架图，辨别差异特性的设计时段。如上的新颖思路，与桥梁进展的总倾向吻合，是选出来的最佳方式。

2结构化方法设计的不同计算模型

2．1离散化结构

桥梁构架依循的设计中，应把无限特性的自由度，变更成有限的这一自由度。这样的指引，是把原初的总体框架，分解成差异特性的各个成分。这种划分路径，带有离散化的总倾向。它便利了接续的构架解析，也便利后续时段的建造。

2．2模型化结构

模型化特性的新颖设计，采纳惯常提到的力学机理;对内在范畴中的潜藏规律，予以辨别解析。结构化协同下的设计方式，依托解析得来的主体矛盾，经由模型化这一处理，把握总体架构中的完备结构。为此，模型化之下的设计路径，凸显出具体的特性，便利顺畅建造。

2．3简化的材料和荷载

结构设定特有的新途径，把采购得来的建造材料，设定成理想态势的塑性状态、最佳情形的弹性。采纳有限态势的某一参数，模拟得来随机特性的荷载。选出来的这种参数，可被划归成概率表征的独特参数，或某一环节以内的解析式。结构化特有的设计指引，便利接续的运算，简化了繁杂架构的运算程式。这一新颖途径，也利于前期时段的总体设计。运算得来的数值，应与模型表征的情形契合。这样的契合，密切关联着选出来的真实模型。为此，应当审慎选取可用的这一模型。计算得来的关联数值，应能折射出桥体构架特有的受力态势。应被侧重辨识的因素，包含真实态势的设计情形。要依循场地固有的多样细节，制备最优情形下的运算模型。

3结构化方法设计常用的解法

3．1图解法

惯用的图解方式，适宜多样特性的二维构架。图解依托的本源思路，是把拟定好的某一变量，当成固有的横轴坐标;选出来的另一变量，被当成纵向方位的这种坐标。明辨了坐标以后，描画出来的曲线图样，就会与预设的约束契合;上下侧涵盖着的边缘区段，就会被明辨出来。在拟定的区段之内，描画出目标函数依托的等值线。系列架构下的这种线条，与区段固有的外援相切。这样得来的相切端点，被设定成目标函数特有的取值。例如:某组合架构下的典型断面，被描画成下图状态。混凝土建构起来的桥面板，带有受力的特性。截面安设的桥板，是彼此衔接的，一共预设了双层这样的节点。混凝土建构起来的简支梁，自有重量被测定成990KN。截面固有的上层材料，厚度会超出192020cm;测量得来的加载龄期，被设定成3d。徐变态势下的终极数值为31520。下层布设着的简支梁，纵向架构下的分段，都被分出40个细化单元，长度为0．18米。

3．2求解函数极值

函数表征的极值，关联着建构出来的不等式。把约束特性的这一不等式，变更成对等态势的式子。经由消解的流程，除掉函数范畴以内的各类变量。经由这种变更，拟定出来的目标函数，就变成单一架构中的函数。经由接续的运算，得来极端范畴内的极值。选取出来的这种途径，也被划归成结构设计。

3．3同态设计法

同态设计惯用的方式中，经由等式变更这一历程，限缩了原初的设计空间，也缩减了潜藏着的可行性。这种差异特性的同态设计，没能优于初始时段的解答数值;某一情形下，经由这种运算，甚至没能获取期待中的解答。这样的路径带有缺陷及弊病，然而平日以内的设计中，还存在偏多的疑难，应当经由同态设计去化解。结构化范畴以内的这种方式，化解了复杂态势下的各类疑难，便利接续计算。

3．4网络搜索的方法

网络架构之下的搜索途径，被设定成特有的直观搜索。网络搜索依托的总思路，是把划定好的某一疑难，分出多重层级内的网格点。细分出来的架构中，这些点表征着差异特性的设计路径。依照拟定好的搜索规则，渐次予以搜索，就寻找出最佳情形下的解答点。采纳如上的路径，去设定总架构下的桥体时，应当预设固有的某一变量;对选出来的其他变量，依循从小到大这一次序予以查验。验算流程内，选取出来的任何点，都应与预设的条件契合。运算得来的解答之中，应当明辨目标函数特有的对应点，也即最优情形下的解答。例如:有限元特有的刚度运算，会用到网络制备成的某一矩阵。用a这一字母，来表征截面固有的面积均值;用k来表征细分出来的节点编号，用d来表征特有的刚臂距离。建构了纵横轴以后，可得如下的运算公式:K=cosa×sina×dsina－dcosa这样的建模，就密切关联着网络架构下的搜索路径。

4结构化方法设计在公路桥梁设计中的应用原则

(1)刚度配有的模式、截面范畴的预设形式，都应凸显出适宜的特性。应当选出最优的路径，尽力限缩构架重量。妥善调和原有的内力布设、位移原有的状态等。与此同时，原料固有的刚度搭配，也应合乎预设规则。例如:某城区范畴内的环路，原初的设定荷载，被拟定成超载态势下的20级。这条环路衔接着多重城区，是进出口方位的货运通道。平日通行着的货柜车，预设的载重被设定成78T;惯常的行驶速率被设定成每小时90千米。最高态势下的这种载重，不应超出120T。平日以内的车体超载，损毁了城区以内的立交桥，也限缩了桥体寿命。经由审慎的调研，安设了碳纤维特有的材料，以便加固体系架构中的主梁。明辨了潜藏着的设计弊病，对桥体固有的中墩、基础架构中的桥梁，妥善予以加固。(2)受力传递依托着的路径，应当带有便捷的特性。只有预设了便捷的路径，支承架构下的反向受力，才会朝向外侧去平衡。这就缩减了固有的构架自重，便利各时段的施工，也省掉了运送过来的很多原料。(3)结构化依循的设计，要带有接续性。若桥体固有的衔接部分，能被划归成某一整体，那么荷载特有的传递路径，就会更为简易。整体架构以内的受力范畴会拓展，缩减了运送过来的内力。这也节省偏多的建构材料，缩减了耗费掉的造价。例如:某机场衔接着的某桥梁，被设定成主体架构内的市政项目。这样的路径，原本衔接着单一的公路。依循城区规划的概要指引，对桥墩固有的根基予以转换，规避了构架中的冲突。这一区段固有的桥墩偏密，分离态势下的隧道车道，与安设好的桥墩冲突。为此，应当更替原初的桥墩，经由后续时段的改造，预设了合乎规格的桥墩。改造得来的新桥梁，隧道衔接着的暗埋段，不再与固有的轴线桥墩冲突。(4)设计时段中，应当考量多层级的原料搭配，明辨受力架构下的组合方式。构架表征着的几何特性、受力特有的属性，关联着选出来的原料特性。依循最优态势下的这种组合，有序缩减整体重力。(5)明辨主体配件特有的受力属性，发觉潜藏着的荷载能力。桥体拟定好的结构，应被设定在特有的场地状态之下，予以审慎考量。在复杂架构下的施工中，结构化特有的总设计，应侧重设定特有的受力杆。为了限缩这样的杆体数目，创设综合态势的最佳运用，应当变更原初的设计方式。

5结语

伴随交通拓展，桥梁建设被划归成中心环节，是公路构架依托的根基。各个时段的施工中，应当考量真实态势的场地地形、变更着的施工要素。拟定出来的设计方式，应当凸显出结构化这样的总指引。经由模型的制备、网络架构下的搜索，创设最佳情形的新颖设计。这就化解了惯常见到的设计疑难，助推了设计成效的提升。

作者：赵运输 单位：中交一公局河南建设有限公司