马国亮 杨发顺 许诚

摘要：文章以公路桥梁设计结构优化方法作为研究对象，在分析公路桥梁设计结构优化要求的基础上，详细阐述公路桥梁结构优化问题，问题包含结构优化设计不确定性、设计准则的多重性、变量的离散性以及结构优化目标的多样性等多方面，同时，在分析分析现状的过程中，指出公路桥梁设计结构的优化方法，且对桥梁结构设计的优化方向进行展望，目的在于提高公路桥梁的设计质量。

【关键词】公路桥梁；设计结构；优化方法

公路桥梁的优化设计最为主要的目的，是采用更加经济的方法合理确定工程的结构形式，从而使得其功能性满足要求，使得公路工程的承载性能满足交通运行的需要。在公路桥梁工程的施工与应用中，会受到外来因素的影响，且随着使用年限的增加，公路桥梁也会出现一定程度的损坏。

1.设计结构优化要求

选择最为合理的公路桥梁设计结构优化方法，应该从以下的原则入手进行：

（1）如果设计中传递路线较为直接，结构重量适当的减小。（2）选择合适的刚度与截面的形式，保证位移与内力之间合理的布置。（3）选择合适的材料组合方式，以体现出材料的性能，可以更好的优化结构的重量。（4）根据设计方案的具体要求，合理的确定结构设计方案，提升经济效益。

2.公路桥梁结构优化现状

虽然当前很多的技术人员都比较重视公路桥梁的优化设计，但是其应用范围还比较小，深入分析，其原因主要有以下方面。

2.1公路桥梁结构优化设计的不确定性

目前我国公路桥梁的优化设计还存在非常大的不确定性，造成这种现象的存在主要有以下的几个原因：结构自身不确定、外部影响环境的不確定以及整体结构的分析中误差所造成的不确定性。

2.2设计准则的多重性

这种方面的因素对于整个桥梁的结构设计优化存在更加直接的影响。从有关的调查和研究分析之后可以发现，路桥结构设计准则的多重性主要为如下几点：正常应用状态之下的极限状态、公路桥梁的承载极限设计以及其他的功能的应用极限状态。

2.3结构设计变量的离散性

在公路桥梁设计中，由于很多外部因素的影响，结构设计变量具备离散性，并且在外部约束力的作用之下，其桥梁设计变量会受到施工环境的影响，最终导致设计质量难以满足要求。

2.4结构优化目标的多样性

从公路桥梁的整体性分析来看，施工人员应该综合考虑到整体结构的造价，同时要根据不同的功能的失效损失，以及失效效率方面进行分析，以确定其可能存在的维修成本以及损失期望等经济性指标。

2.5约束条件的复杂性与庞大性

为了确定所选择使用的结构优化设计方案与目前的公路桥梁的设计方案保持一致性，在设计中，必须要严格按照国家标准和行业规范的要求进行。设计过程中，应从工程的实际情况出发，对公路桥梁工程进行优化设计，选择合适的优化模型，逐步进行模型的优化，逐渐缩小其与工程的实际差距，进而有效将其应用到公路桥梁的设计方案中。

3.公路桥梁设计结构的优化方法研究

3.1公路桥梁的可靠度优化

公路桥梁伴随着运营的逐渐深入，如果不及时进行有效的维修和养护处理，则会导致其性能无法满足使用的需要，因此，要结合工程的实际情况，选择合适的维修方式，制定出科学合理的维护方案。

3.2结构优化模型设计

从当前的公路桥梁结构优化设计模型中，可以对其可靠度进行优化设计，确定合理的施工方案。公路桥梁的结构优化模型的优化设计应该从以下的两个方面来进行。

3.2.1结构可靠度分配的最优化。在不考虑到其他的外部影响因素之下，需要深入的分析公路桥梁的可靠度优化的分配方法，应该从下述计算时来进行确定：求解

Pa1，i=1，2，3，·····，KW=C+L （1）

在上式中，W即为目标函数，C为成本参数，L损失期望值，K为结构部件的数量。在对该工程实施结构优化模型设计的过程中，要结合不同的结构形式确定不同的优化设计方案，在上述计算式中，工程的造价与损失期望值的表现形式存在明显的差异，所以需要选择更好的表现形式。

3.2.2公路桥梁优化设计方向。在进行公路桥梁可靠度的优化设计的过程中，需要从工程的实际情况出发，但是此时应该考虑到如下的几个问题：

（1）充分考虑到公路桥梁的结构特性，选择最为合理的优化设计模型。（2）深入研究公路桥梁设计方案中，所存在的各个部件之间的关系。根据各部关系优化设计。（3）深入研究结构部分的失效形式，以及失效的时间，并且明确二者之间的关系。在确认可靠性的过程中，结构优化是非常重要的组成部分。（4）深入研究桥梁的结构设计中控制作用所造成的失效形式，保证结构优化设计方案更加的合理。（5）研究分析公路桥梁结构设计方案与可靠度存在的直接联系，还应该掌握其结构失效损失值的影响。

3.3选择优化设计计算方法

公路桥梁在进行结构设计中，要确定优化设计方案，考虑复杂的多约束、多变量的非线性优化问题，同时在确定桥梁设计结构优化方案中，通常需要将所存在的优化问题转变成为无约束优化问题，然后才能进行方案的求解。

3.4开展程序设计与结果分析

从可靠度的优化设计模型与计算方法优化中，根据工程的实际情况编制运算速度比较快、功能性较强的综合程序进行设计，最终对所获得的结构采取有效的措施进行分析，然后才能确定优化设计方法。

4.桥梁结构设计的优化方向

4.1桥梁结构的可靠性

当前的公路桥梁设计人员从多个角度出发，深入分析桥梁结构的可靠性，取得了比较高的成就，此外，还研究出了更加可靠的界定方法，从这个角度出发，桥梁结构的可靠性相对来说较为复杂，并且包含了很多的专业技术知识，研究起来难度比较高，技术人员还应该进行深层次的探索和分析，以确定最为合理的优化设计方案。

4.2人为差错

桥梁工程中进行结构设计所存在的这些问题，很多情况下都是因为人员的素质或者专业技术水平较低所导致的，从而诱发了一系列的工程事故的发生，因此，在实践中需要消除人为影响因素，这是非常关键的一项工作。

4.3在役结构的评估问题

在役结构可靠性评估的影响范围非常广，其中包含了地质学、断裂学以及力学等等方面，在这些理论知识的基础上，将所有的问题进行优化，还要确定更加合理的施工工艺技术方法，确定有效的检验方法，还要做好后期维护管理工作。

5.结束语

综上所述，目前我国的公路桥梁设计中还存在很多的现实问题没有解决，其严重影响了桥梁运行的安全性，甚至会威胁人们的生命安全，所以要采取措施来进行桥梁结构的优化设计。在实践中，需要加强研发，积极的总结实践经验，确定合理的结构优化设计方案，促进公路桥梁事业的发展。

【参考文献】

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[2]高向前，宋健民，史丽敏.预应力技术在公路桥梁施工中的计算应用探讨[J].公路工程，2017，42（04）：194-197+218.