計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

高 珊（寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750001）

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計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

高 珊
（寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750001）

摘 要：隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，公路橋梁數(shù)量不斷增加，對(duì)于公路橋梁施工質(zhì)量要求越來(lái)越高。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在公路橋梁中的應(yīng)用，在很大程度上提高了公路橋梁設(shè)計(jì)水平，保證了公路橋梁的施工質(zhì)量。因此，本文就針對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的運(yùn)用展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；公路橋梁；設(shè)計(jì)；運(yùn)用

利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)，可以為工程設(shè)計(jì)、施工以及管理提供良好的服務(wù)，做好橋梁、隧道、涵洞以及水文計(jì)算，合理調(diào)配和計(jì)算土方石，有效地節(jié)省工程費(fèi)用和預(yù)算，還可以根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)計(jì)過(guò)往車(chē)輛。另外，運(yùn)用集成計(jì)算機(jī)輔助軟件，可以模擬橋梁、涵洞以及隧道工程圖，為施工創(chuàng)造良好的條件。因此，本文首先分析計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁中的現(xiàn)狀，接著就針對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開(kāi)論述。

一、計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中的運(yùn)用現(xiàn)狀

就目前而言，在當(dāng)前新建的橋梁建設(shè)過(guò)程中，很多橋梁存在安全隱患，每年需要加固和維修的橋梁數(shù)量越來(lái)越多。在實(shí)際過(guò)程中，可以采用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以做好橋梁養(yǎng)護(hù)和改造等難題。要想解決問(wèn)題，就要做好橋梁設(shè)計(jì)工作，為以后公路橋梁養(yǎng)護(hù)和管理提供完整的數(shù)據(jù)，在橋梁建造和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，就要做好信息管理和數(shù)據(jù)搜集，這些工作都要從橋梁最初設(shè)計(jì)開(kāi)始。但是在我國(guó)的很多地區(qū)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)好圖紙以后，就把圖紙交給施工單位，在公路橋梁工程完成后，圖紙就沒(méi)用了，沒(méi)有進(jìn)行有效的搜集和歸檔，在很大程度上增加了查詢(xún)的困難。運(yùn)用計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)，可以在電腦上模擬橋梁，建立一個(gè)數(shù)字化的橋梁，不僅可以提供精確全面的數(shù)據(jù)，而且可以進(jìn)行修正、查詢(xún)和模擬，便于公路橋梁以后的維修和管理，提高工作效率，省去很多麻煩。因此，在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保存好相應(yīng)的數(shù)據(jù)，建立完整的數(shù)據(jù)模型，樹(shù)立良好的設(shè)計(jì)理念，把精確有效的數(shù)據(jù)傳送給公路養(yǎng)護(hù)部分，有效避免出現(xiàn)反復(fù)數(shù)據(jù)采集的情況，最大限度地降低橋梁后期養(yǎng)護(hù)和管理的成本。

二、公路橋梁設(shè)計(jì)中計(jì)算仿真和虛擬技術(shù)

在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，要利用計(jì)算機(jī)做好仿真技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)者可以結(jié)合橋梁的特點(diǎn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，做出精確計(jì)算，確定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。而虛擬技術(shù)就是把計(jì)算機(jī)圖形、仿真以及傳感器等多種技術(shù)結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)出真實(shí)的三維圖像，創(chuàng)建一個(gè)合理的虛擬工程環(huán)境，然后設(shè)計(jì)者結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)不斷完善，保證設(shè)計(jì)的完美性、科學(xué)性以及合理性。

（一）計(jì)算機(jī)虛擬輔助設(shè)計(jì)

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，要控制好以下因素。第一，設(shè)計(jì)人員要保證平面線形與施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、地物相適應(yīng)，與施工的周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)，避免對(duì)環(huán)境造成巨大的破壞。第二，設(shè)計(jì)人員要保持平面線形的均衡性與連貫性，提高設(shè)計(jì)的精確性。第三，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要避免出現(xiàn)連續(xù)急彎的情況。第四，要嚴(yán)格結(jié)合公路設(shè)計(jì)規(guī)范，滿(mǎn)足不同等級(jí)公路平面線形設(shè)計(jì)要求。最后，設(shè)計(jì)人員選定公路控制點(diǎn)后，要進(jìn)行詳細(xì)嚴(yán)格的計(jì)算，控制好公路平面線形設(shè)計(jì)的主要過(guò)程，在同城情況下，采用直線——緩和曲線——圓曲線——緩和曲線——直線這樣的方式進(jìn)行組合而成，如圖1所示。

圖1計(jì)算機(jī)虛擬輔助示意圖

（二）公路縱斷面輔助設(shè)計(jì)

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，沿著公路中線，進(jìn)行豎直剖切，再展開(kāi)就是路線縱斷面，它總是一條有起伏的空間線，在進(jìn)行公路縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中，就要考慮到汽車(chē)的動(dòng)力特性、當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件等，保證公路的使用壽命。設(shè)計(jì)人員還要重點(diǎn)分析伏空間線幾何構(gòu)成的大小及長(zhǎng)度，保證橋梁行車(chē)安全，提高橋梁的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理性。這對(duì)縱斷面組成提出了很高的要求。縱斷面圖是進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容和技術(shù)文件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要把公路的縱斷面圖與平面圖真正結(jié)合起來(lái)，控制好公路的空間位置。在進(jìn)行縱斷面圖設(shè)計(jì)上，要控制好兩條線，第一是地面線，就是結(jié)合中線上樁點(diǎn)的高程，繪制不規(guī)則線，真實(shí)客觀地反映了中線地面的起伏情況；第二是設(shè)計(jì)線，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合實(shí)際情況，做好技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上以及美學(xué)上等研究，確定一條規(guī)則的幾何線，真實(shí)反映路線的起伏情況。

第一，縱斷面地面高程的獲取。在實(shí)際過(guò)程中，不同的平面設(shè)計(jì)方法，就會(huì)導(dǎo)致采集縱斷面地面線數(shù)據(jù)方法不同。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果采用實(shí)地定線，則縱斷面地面高程就要對(duì)公路中樁測(cè)量水準(zhǔn)；如果采用紙上定線，在確定人工紙上定線結(jié)果情況下，一定要在大比例尺地形圖上讀取中樁高程。

第二，縱斷面線形設(shè)計(jì)。平面線形確定后，設(shè)計(jì)人員要可以結(jié)合實(shí)際情況，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠自動(dòng)產(chǎn)生完美的縱斷面，這極大地提高了設(shè)計(jì)效率，保證了設(shè)計(jì)效果，也是研究人員和工程技術(shù)人員非常關(guān)注的地方，獲得了不少的成果，但在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，仍需要采用人工的方式設(shè)計(jì)出初始方案，如圖2所示。

當(dāng)前，我國(guó)很多設(shè)計(jì)單位采用人工方法設(shè)計(jì)縱斷面，然后處理輸入計(jì)算機(jī)地面高程資料，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示縱斷面地面線圖，然后再設(shè)計(jì)縱坡和進(jìn)行豎曲線計(jì)算參數(shù)，然后把相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，最后利用計(jì)算機(jī)，來(lái)完成縱坡和豎曲線計(jì)算，設(shè)計(jì)好高程等內(nèi)容，然后輸出數(shù)據(jù)精確的設(shè)計(jì)圖表。在實(shí)際利用方式設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然利用計(jì)算機(jī)，可以保證提高工作效率，但是對(duì)縱斷面地面線而言，采用圖紙方式輸出更為直觀，結(jié)合公路的實(shí)際情況，比如預(yù)計(jì)車(chē)速、周?chē)匦巍⑺乃|(zhì)，還包括工程投資、建筑材料等情況，從而科學(xué)合理地確定路線的縱斷面，這就設(shè)計(jì)者的業(yè)務(wù)水平和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

第三，GIS技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，主要采集、傳遞、儲(chǔ)存、分析以及表達(dá)空間信息。對(duì)于橋梁信息管理系統(tǒng)而言，利用GIS技術(shù)能夠有效地提高橋梁信息管理的效率，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用一個(gè)圓點(diǎn)代表一座橋梁，明確其中的方位，然后連接數(shù)據(jù)庫(kù)。為了完整客觀地顯示橋梁技術(shù)情況，可以采用不同的顏色，代表不同情況，可以直觀反映橋梁的基本狀況。

圖2布置斷面線

三、做好相互之間配合和協(xié)調(diào)

在進(jìn)行公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，橋梁具有點(diǎn)多、線長(zhǎng)和面廣的特征，橋梁建設(shè)涉及到設(shè)計(jì)水平、施工技術(shù)以及管理運(yùn)營(yíng)等各個(gè)方面，需要各個(gè)單位進(jìn)行相互之間的交流與合作。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要做好對(duì)橋梁工程生命周期管理的設(shè)計(jì)，把相關(guān)的工程內(nèi)容、協(xié)同平臺(tái)projectwise以及施工過(guò)程管理，根據(jù)項(xiàng)目周期，把工程參與方集中到統(tǒng)一的平臺(tái)上，從而有效地改變傳統(tǒng)的分散交流方式，提高信息集中儲(chǔ)存的效率，保證信息傳遞的及時(shí)性、有效性和準(zhǔn)確性，保證各個(gè)橋梁工程參與方能夠協(xié)同工作，提高工作效率。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，可以有效地降低工程造價(jià)，提高工作效率，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的直觀性，為橋梁工程施工提供更為便利的條件。設(shè)計(jì)單位要不斷引進(jìn)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，提高自身的設(shè)計(jì)水平。

參考文獻(xiàn)

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［2］王娟.計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.北方交通，2008（4）：122-125.

中圖分類(lèi)號(hào)：U416

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A