研究路橋設計及新技術的應用實踐

【摘要】我國現代化城市建設離不開道路橋梁的建設，它不但是為人們提供便捷出行的基礎設施，還有助于促進國家的經濟發展。但是，在路橋建設過程中，所面臨的環境相對較為復雜，需要面對不同的建設問題，影響工程的施工質量。路橋工程的首要步驟就是開展良好的設計工作，優良的工程設計能使建設項目以最低的成本獲取最大的利潤，同時保障路橋的工程質量和美觀性。當前，現代化科學技術發展日新月異，路橋工程設計技術不斷發展，新技術和新材料的應用使設計人員有了更多思路和方法。

【關鍵詞】路橋設計;新技術;應用

隨著我國社會經濟不斷發展，當今新建路橋工程數量也不斷增多，為了能夠保證路橋工程建設質量，全面掌控路橋設計質量有著重要意義。在路橋設計中，科學應用新技術有助于提高設計方案實施效能，保證路橋工程更好更快地完成建設。如在路橋工程設計中，采用計算機技術、GIS技術、新結構與新材料等，不僅可以提高路橋工程設計質量，還可以保障路橋工程的可實施性，提高路橋工程的整體建設效益。

1、路橋設計基本原則

1.1安全性和可靠性原則

路橋使用過程中車輛和行人的安全非常重要，如果安全性不能得到保障，則很有可能會發生安全事故，使人們的生命財產遭受損失。要保障路橋工程的可靠性和安全性，對最初的路橋設計有較高的要求。設計者要有豐富的工作經驗，做好對工程現場的實地考察和測量，綜合考量多方面建設條件后，再進行方案的設計。

1.2穩定性和舒適性原則

平整的路面能為使用者提供更好的舒適度，要認真對待過渡段的搭接設計，采用了適當的處理方法才能提升路面的平整度，更好地發揮道路的功能。

1.3經濟性和生態性原則

環境保護一直是較為嚴峻的問題，路橋的建設要遵循我國可持續發展的戰略目標。在對工程進行設計時，除了要考慮到工程的經濟性，爭取最大的經濟利潤，還要確保與自然環境的結合，使整體設計方案達到最優。

2、路橋設計實踐中的難點

2.1無法精準地表達設計意圖

路橋設計的品質是確保項目建造效果的根基，然而當前的一個難點就是將設計意圖完整地表達給作業人員。通過分析以往的路橋項目可以察覺到大部分的交底都是通過平面圖紙來實現的，因此對于一些細節部分是沒有辦法呈現的，這就極易導致在后續作業中出現誤差，如此不但使得成本增加，還極大地延誤了項目建造的周期。

2.2關聯技術內容多

路橋項目的設計擁有較高的專業度，同時其關聯技術也比較多，如邊坡支護技術、水下技術、隧道技術等，項目的構筑物也十分多樣，這也是設計中的困難之處。

3、路橋設計中新技術的具體應用

3.1 GPS技術

在進行測量工作時，GPS技術的應用能使工作的開展更為便捷。相較于以往的測量技術，應用GPS技術有如下的優勢：首先，不管任何時間和地點，都可以直接使用GPS技術開展測量作業，幾乎沒有結束;其次，天氣因素也不會限制GPS技術的使用，即便在極端天氣中，也能正常開展工作，且其準確性依舊有所保障;最后，與常規技術相比，GPS技術脫離了對“通視”的條件需求，只需衛星信號的支持就能進行工作，使測量作業更加便捷。目前我國在路橋工程設計中，已經能較為成熟地對GPS技術進行應用。尤其是在一些規劃較大的橋梁工程中，將GPS技術應用到平面控制測量以及變形監測工作當中，通過其靜態定位功能能使中長距離測量的精準度有大幅度的提升。此外，在減少工程成本支出，縮短工期方面，GPS技術中的動態性和RTK兩方面的定位技術起到了非常重要的作用，同時這兩項還是路橋設計工作中，支持新技術所必不可少的重要條件。

除了測量工作，GPS技術在橋梁下沉變形的監督測量工作中也起到了十分重要的作用。通常情況下，在跨度比較大的橋梁工程（如跨海大橋、跨河大橋等）中，需要隨時監測橋梁是否有下沉變形問題的發生，以往在開展這項工作時，需要投入很多的人員、物料和資金，還需要有通視技術的支撐，工作量龐大。而GPS技術的應用，能完全代替人力工作，完美地解決這些問題，實現自動化監測，節約成本，提升準確度，使橋梁的安全性能有所保障。

3.2 GIS技術

地理信息系統（Geographic Information System），簡稱GIS，這是一門綜合性的學科，以計算機技術為支撐，能采集、存儲、運管分析和管理地球表面所有分布的數據，將所收集的信息進行可視化的動態模擬，使其成為設計工作的參照依據和標準。

就目前現狀而言，在工程項目的整體施工步驟當中，主要會使用到GIS技術的環節一般是測量工作和工程設計。將GIS技術應用到測量作業當中，能使測量的結果更為快速，誤差更小;在工程設計當中使用GIS技術，能在最短的時間內采集到施工現場的各種數據信息（包括地質、水文等），統一進行分析和整理，并且同時還能獲取施工場地周邊行人的通行情況以及交通相關數據，這一系列信息都能成為規劃設計工作的參考依據。GIS技術通過地理數據信息構建地理數據模型，保障了設計過程的科學性和合理性。

3.3 BIM技術

建筑信息模型技術簡稱BIM技術，其主要內容是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，應用數字化技術，建立一個與實際工程情況相同的完整信息庫，為三維模型所使用，使期貫穿于工程項目的全周期中。近些年來，我國的土木建筑道路橋梁工程的教學和施工，都在逐步推廣BIM技術的使用。以往在進行路橋設計工作時，技術人員所使用的軟件多為AutoCAD，但由于開發功能的限制，這一軟件只在需要繪圖的行業有較為廣泛的應用。與之相比，BIM技術除了能滿足繪圖工作的基本需求，還能進行3D模型的建立，制訂工程項目的進展計劃，對項目施工的全過程和碰撞檢查進行模擬，這一系列技術的應用，提升了項目管理的精準度，改善了路橋工程的設計施工現狀。

由于BIM技術有可視化的特點，在進行路橋設計工作時，可以利用其三維建模技術將設計的想法體現出來。在進行規劃設計工作之初，通過BIM技術的應用，能對施工現場的相關數據進行收集，在平臺上進行分析整理后，發送給設計人員作為參考依據，同時根據這些信息建立模型，使工程設計更為科學，具有更強的合理性和可操作性。工程模型和施工模擬，還能幫助施工人員進行場地的挑選。在正式展開路橋設計工作之后，BIM技術在分析統計了其相關數據之后，通過所得到的結論進行設計，能縮短設計工作所需要的時間，并且使工程質量能有所保障。工程設計最后的提案論證環節，設計人員通過BIM技術將施工情況進行模擬展示，一旦發現問題，就能馬上進行修正，防止工程開始之后再進行修改，導致物力、財力等過多的損失。

3.4新結構設計

在路橋結構設計中，采用新結構可以改善路橋工程的整體性能。如主梁結構中的鋼桁架、箱梁結構、鋼混疊合梁等，驗證這些新型結構在實際應用中的可行性，確保路橋工程設計能夠達到建設部門標準，順利完工。再者，在橋梁拱肋設計當中，也可以采用新型結構形式，常見的包括混凝土拱肋、鋼筋桁架拱肋、鋼筋箱梁拱肋等。在路橋結構加固設計中，可以采用以下幾種新技術：

（1）FRP加固法。是指碳纖維布加固技術，碳纖維布的抗疲勞性、抗拉性非常高，具有非常強的適應性，在近些年應用十分廣泛。同時碳纖維布具備高強度、耐腐蝕的特性，可以用作預應力筋加固材料。設計中使用FRP加固法可以直接降低替換被腐蝕剛預應力消耗的成本。

（2）橋梁結構體系改進法。該方法主要是通過改變橋梁結構，調整結構原來的受力情況，從而提升橋梁結構的承載性。在設計中，要明確建設單位對路橋工程的受力要求，合理選擇橋梁體系。

（3）粘貼板加固法。該加固方法實施非常便捷，可以起到鋼筋保護以及裂縫、撓度控制作用。在實際應用中，要確保梁體足夠清潔，選擇耐久性強、強度高的粘貼材料，所以該方法可以能會增加成本費用。

（4）混凝土噴射加固。使用該項技術需要先對鋼筋網固定，使用高性能混凝土材料噴射在鋼筋網上，實現橋梁結構加固。在混凝土終凝之后，能夠有效提升橋梁受力性能和結構整體承載性能。

結語：

綜上所述，為了能夠保證路橋工程設計質量，必須要遵循路橋工程設計原則，掌握路橋工程的設計要點，關注路橋結構承載性、疲勞損傷，積極運用新技術，如BIM軟件、GIS技術、新型結構等，進一步發揮路橋工程設計的效益。

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作者簡介：

劉斌（1984.01-），男，漢族，湖南長沙，本科，工程師，主要從事道路與橋梁工作。