這篇橋梁工程師職稱論文發表了公路橋梁優化設計研究，公路橋梁的結構設計要保證其穩定性和經濟性，由于建筑結構存在損傷會導致安全事故的發生，論文從結構可靠度的概念出發，闡述了在該背景之中的道橋構造設計規定以及關于道橋項目構造目的可靠性。

　　關鍵詞：橋梁工程師職稱論文,橋梁結構,結構可靠度,結構設計

　　在對公路和橋梁結構進行設計時，要確保其穩定性和經濟性。在傳統的優化設計中，設計師依照確定的數值進行設計，但是這種方案僅能滿足最基礎的需求，難以對公路和橋梁結構中的風險因素進行預判，也難以及時解決別的潛在故障。

　　1結構可靠度的概念

　　從公路和橋梁設計的整體思路出發，可靠度是在確定的期限內，在規范的要求內，實行特定功效的概率。對于確定的時期，是指在進行解耦股的分析時，要根據分析構造的壽命、不同的變量指標與時間的關系開展，確定為最有效的時間。而規范的要求背景就是在通常的建設環境和自然條件下，不受人為過多地干擾。

　　2在該背景之中的道橋構造設計規定

　　在結構可靠理論的指導框架下，結構的綜合符合效應S必須小于或者等于結構所具有的抗力R，也就是RS。在使用結構可靠性理論進行公路和橋梁的設計時，應該在確定的自然環境下，將工程結構的截面安全指數β作為可靠的設計因素，將其在失效狀態的概率作為失效的概率。但是在實際的環境匯總，抗力等因素往往是不確定的，并且時常變化，因此，上述數學函數也不是完全準確的，即設定的概率符合規范，也就是P{RS}=Pr(1)式中：Pr是結構的概率可信程度，在設計中應該在明確的失效概率Pj和可信程度Pr下進行結構的優化，使得抗力要大于或者等于結構的受力。

　　3道橋項目構造目的可靠性

　　目標可靠指標是結構設計的主要參考指標，也是設計師在對公路和橋梁結構進行優化設計中預期的安全信息。針對于度量結構可靠性來說，其設計的指標就是可靠指數。這一指數具有明顯的優勢，它能夠結合失效概率與目標可靠指標，確定其中的邏輯對應關系。

　　4基于可靠度的公路橋梁結構優化設計

　　對于公路和橋梁的設計，不僅要確保橋梁和公路的耐用、結實和可靠，還要符合一定的審美原則，經濟成本合理。對于設計師來說，好的設計應該涵蓋這兩方面的內容，實現經濟和安全性能的并重。

　　4.1結構優化模式

　　從結構可靠度的設計理論出發，對于公路和橋梁的結構優化能夠較為準確的預測每個組成部分的最佳穩定系數，通過對每個部分進行優化建設能夠在較低廉的成本下，獲得穩定性最高的設計方案。這也就是說，可以將對公路和橋梁的結構優化設計看成是具有兩個層次的設計方案。對于第一個層次來說，設計師要考慮的是對結構的穩定程度進行最佳的配置方案。在自然的條件下，如果沒有其他相關因素的制約，對于結構的穩定程度進行最佳的配置就是對以下的數學方程進行求值：

　　(2)式中：PM是第i個組成部件的穩定系數;C是工程的建造價格;K為相應的部件數量;W是需要求值的函數。在這個數學函數中，對于L和C的求解，當前只能利用半理論和半經驗結合的方式或者完全的經驗統計法，以期獲得與之相近的表達公式。而對于公路和橋梁的不同組成結構和情況，L和C的也會相應的發生變化。因此，對于L和C的函數公式的合理設計是需要進一步設計的重點。

　　(3)式中：X是主要的設計變量。針對這一優化項目的另一種解決途徑就是恰當的尋找設計可靠性能和結構建造成本之間的準確函數，其中，C(PS*)就是公路和橋梁設計中最為科學的經濟成本。

　　4.2結構優化設計研究方向

　　考慮到基于結構可靠性理論的公路橋梁設計中，應該著重解決以下問題：針對公路和橋梁的結構和特征，選擇具有實用性的優化設計方案。對公路和橋梁結構的各部組成部分之間的功能聯系有一個整體的把握。需要考慮到優化結構各組成部分之間的失效模式以及其中的聯系。需要設計師在考慮公路和橋梁結構的失效方式時，要針對主要的問題進行解決，還要做到合理簡便問題的處理方式。對公路和橋梁結構的優化穩定性和經濟成本之間的函數公式進行計算。設計師需要確定適合公路和橋梁的穩定系數分析和計算公式。

　　4.3基于可靠度的結構優化水平的劃分

　　對于基于結構可靠性的優化方式可以依據優化變量的特征，設計四個優化水平。對公路和橋梁的結構進行優化，將截面的規模作為設計的指標。依據截面的規模和所要設計的幾何圖形作為設計的指標，對公路和橋梁的結構進行優化。依據截面的規模和形狀的幾何圖形作為參考結合公路和橋梁結構的數值作為進行結構設計和優化的考量。對公路和橋梁進行整體的優化，將其結構的數據、幾何圖形以及截面的規模充分考量。

　　4.4未來發展

　　傳統的公路和橋梁的設計優化過程中，使用的是確定性的設計方式，而未來的設計方向是向著概率設計的模式轉變，具有更高的準確性和精度。在考慮公路和橋梁的結構負荷程度和作用時，數值的測量具有不確定性，主要是依據主觀的經驗判斷安全指數，將其作為數學定量分析的組成部分，以確定某一確定時期內，公路和橋梁結構的失效指數和穩定性數據，這是對傳統的工程設計項目觀念上和方式上的重要創新。

　　4.5實例

　　文章以簡支梁作為案例，對基于結構可靠度理論的公路和橋梁的優化設計方式進行詳細的闡述，構建公路和橋梁有優化設計的數學函數。(1)科學選擇合適的設計指標。設計指標對于設計具有重要的影響作用，其中變化規模較小，對于整體的要求不高的指標可以將其作為預定的參數進行數據計算，這樣可以有效降低計算的復雜程度。(2)確定目標公式。在結構優化的設計中，設計師通常將公路和橋梁作為整體進行考慮，綜合計算其工程項目的成本，并對相應的函數公式進行優化。

　　假設公路或者橋梁在使用壽命內的失效概率是P1，那么當其失效程度超過預估的最大程度時，就必須要考慮對整體公路或者橋梁進行重新建設。因此，我們可以認為對于公路和橋梁結構的設計優化方案可以簡化為確定一組滿足預設項目的失效概率P1、截面規模以及幾何形狀等的數據，以獲得最低的C成本。minC=C1+C2P1(4)式中：C1是結構的經濟成本，C2是對公路和橋梁結構進行重建的價格。

　　而C是一旦需要對整個工程結構開始建設或者重建的總成本。失效概率P1可以被認為是在公路和橋梁失效時所需要的重新建設的費用，其可以計算為：(5)(3)明確制約條件。對于公路和橋梁的設計優化方案應該具有一定的制約條件。通常來說，在設計方案內的邊界約束、變形約束、應力約束、裂縫寬度約束以及強度約束外，還應該設計可靠因素β作為制約的條件，這個制約的條件就是對于公路和橋梁設計的整體，將實際的可靠因素βS和期望的目標因素βT進行對比，以確保βS要值大于或者等于βT。

　　5結束語

　　傳統在公路設計中長期采用“定值設計法”，但是這種方式的優化效率不高，精度較差，未來的“概率極限狀態設計法”已經成為對公路和橋梁等結構進行優化設計的主流方案。文章通過數學函數統計的方式，結合結構可靠性的理論，以工程結構的失效概率來判斷結構的穩定程度，以獲得最佳的經濟效益和穩定性，促進公路和橋梁的優化設計。

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　　作者：樊海琳 單位：國家林業局昆明勘察設計院

　　推薦閱讀：《世界橋梁》World Bridges(雙月刊)創辦于1973年，原名為《國外橋梁》，于2002年更名。現由中國鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團有限公司主辦，中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司出版。