公路橋梁建設工程中應用信息技術的價值研究

陳冠峰，宋書彬

（1.鄭州市公路工程公司，鄭州 450000；2.鄭州路橋建設投資集團有限公司，鄭州 450000）

0 引言

人們的日常出行、國家的發展建設都離不開公路橋梁，高質量的公路橋梁體系是強國富民的重要標志。隨著現代技術的發展，傳統的公路橋梁建設方法與手段已不能滿足發展的需要，而通過現代信息技術的應用能夠有效增加工程設計與施工的技術含量［1］，引進信息技術已經成為公路橋梁建設的必然趨勢。基于此，本文將從公路橋梁的設計、施工兩大方面探討應用信息技術的價值。

1 信息技術在公路橋梁設計中的應用

信息技術是指以電子計算機和現代通信為主要手段，完成信息的收集、加工、存儲、交換、顯示和傳輸的技術。近年來，計算機信息技術已經廣泛應用于社會各項工作中。在傳統的公路橋梁設計過程中，設計人員需要提前進行大范圍的信息調查和搜集，耗費大量的人力、物力和財力。運用計算機信息技術，設計者可以在電腦上建立數字化的橋梁設計方案，不僅可以精確計算出全面的數據，還可以隨時對數據進行查詢，便于日后公路橋梁的養護和管理。此外，設計者還可以運用計算機設計出公路橋梁的三維圖像，根據虛擬的工程環境完善設計方案，保證設計的科學性與合理性。

1.1 GIS 技術

地學信息系統（Geographic Information System，GIS）是一種空間上的信息系統，可以部分或全面地采集地球表層的相關數據，并對數據進行存儲、顯示、描述、運算、分析以及管理等操作［2］。在公路橋梁設計方面，GIS 的數據管理以及空間特性作用強大。①GIS 技術的數據管理功能，可以對勘測到的數據信息進行編輯、錄入、分析和儲存，還可以將勘測所得到的數據以表格、圖形等形式表現出來，甚至形成立體的地質模型，方便設計者更直觀地分析地形特點。②GIS 的空間分析功能，可以生成多種二維圖形或三維模型，如基層面等值線和地層層厚等線形圖，鉆孔平面圖、土層柱狀圖、巖石柱狀圖、地質剖面圖等基本圖件，十字剪切的試驗曲線圖、靜力觸探的曲線圖等各項試驗的試驗曲線，鉆孔平面圖、巖石柱狀圖以及地質剖面圖等，尤其是當公路橋梁施工地點地形比較復雜時，更加便于設計者直觀清晰地觀察和分析，進而對設計方案進行修改和完善。③GIS技術的可視化建模功能，能夠對地質較復雜的區域依據采集到的數據生成三維的地質結構模型，設計者可以任意地切割模型形成立體剖面圖，還可以在模型上自定義夾層、透鏡體等特殊結構。

1.2 GPS 技術

全球定位系統（Global Positioning System，GPS）是一種精準化、動態化的實時定位系統，近幾年在我國的手機定位、地質勘探、采礦等多個領域發揮了重要的作用。該項技術的主要原理是通過接收衛星發出的信號來對物體的三維坐標進行精準定位，從而對物體進行持續追蹤。在公路橋梁的設計中，GPS 技術的定位功能不僅可以解決傳統地形勘測技術手段煩瑣、靈活性較差、測量結果不準確等問題，還能通過其數字回聲測探技術在大型的跨海跨河施工中進行較為準確的水下地形測量，為制定設計方案提供重要的參考依據。

1.3 CAD 技術

計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）技術是指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作的技術。就目前形勢分析，CAD 技術已經被土木工程行業廣泛認可，參與到了工程的設計、施工等不同階段，其技術優勢得到充分體現，并且使土木工程企業的經濟效益得到了一定程度上的提升，以至于CAD 技術的應用逐漸發展為土木工程企業競爭中的主要手段［3］。CAD 技術在公路橋梁的勘探設計方面的應用領域如下：①外業測量上的應用。現階段，由于公路橋梁勘測技術信息化水平不斷提高，GPS 技術、遙感技術等新興勘探技術實現了對空間信息采集、處理、分析、管理的準確性和高效性。CAD 技術與上述勘測技術的聯合應用，能夠將業外測量所得結果快速導入計算機系統內，通過圖形處理功能繪制出更加直觀的勘測圖像，便于設計人員開展數據分析工作。②公路橋梁選線選址中的應用。應用CAD 技術能夠充分參考業外勘測所繪制的可視化圖紙，對比地形地貌、地質條件、河流特點等各項因素，對公路橋梁的選線與選址進行深入研究，同時應用系統的數據分析與處理功能對選線選址方案實現全方面對比，優選出更加科學的、合理的方案。③公路橋梁設計環節中的應用。在工程設計方面，CAD 技術的主要優勢是為設計人員提供豐富的模型數據庫，設計人員可以靈活選擇應用模型，然后將多種模型應用到虛擬施工環境中進行對比，從中選出最理想的設計方案。

2 信息技術在公路橋梁施工中的應用

隨著現代技術的發展，傳統的施工方法和手段已難以滿足發展的需要，為此需要引進現代技術和手段，通過結合傳統的施工技術和現代信息技術，使公路橋梁施工逐步由傳統型轉化為智能型，以節省工程的人力成本、物力成本以及時間成本。

2.1 傳統施工技術簡介

2.1.1 模板工程的施工技術

模板工程應依據具體施工情況和質量標準進行精心設計，要求模板的尺寸、表面平整度、模板裂隙、隔離刷涂以及牢固程度等達到施工標準。模板的選材十分重要，模板材料的好壞及合格與否直接影響工程的質量與安全。模板及其支架材料最好選用鋼材，也可以根據需要選用木材或其他新型材料，材質可以按實際工程情況選用，但都不得低于Ⅲ級材料。模板制作和安裝過程中，要保證工程結構和構件各部分尺寸、形狀以及相互位置準確，掌握好標高、軸線，確保工程的堅固性和穩定性。此外，模板安裝過程中還要確保模板接縫嚴密，不得漏漿。

2.1.2 鋼筋工程的施工技術

鋼筋工程在施工前，需要按設計要求的直徑、長度、形狀、級別以及根數做好鋼筋下料，其接頭的位置、保護層的大小等各項數據都必須滿足設計及規范要求。在鋼筋工程的施工過程中，要嚴格按照設計圖紙的要求進行，不得偷工減料或者以次充好，若遇到現場缺少標準鋼材不得不用其他規格鋼材代替的情況，必須匯報施工部門和設計部門，征得同意后才可以繼續進行施工。

2.1.3 加強混凝土工程的施工技術

混凝土澆筑工程的主要材料是水泥、石子和砂子等。要保證混凝土工程的質量，必須采用科學的施工方法。混凝土的原材料必須嚴格按照設計要求的標準進行選購，混凝土在澆筑前要進行試配、計量，掌握好水灰比，做好現場試驗。澆筑混凝土時，要求隨時攪拌隨時使用，并且混凝土澆筑要連續施工，施工間歇的縫隙必須設在規定位置，再次進行澆筑時要等施工縫的混凝強度達到12/2 以上。

2.2 信息技術與傳統施工技術的融合

2.2.1 計算機仿真和虛擬現實技術

計算機仿真技術在公路橋梁工程中主要應用于結構計算、施工技術與管理領域。仿真技術是建筑施工的核心，尤其是內力仿真分析技術對建筑工程的安全進行將提供有力依據。虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術綜合了計算機圖形技術、仿真技術以及傳感器技術等多學科的優勢，為設計者和施工者創建了一個更真實、更直觀的三維虛擬環境，實現虛擬施工，有利于現實施工方案的優化和改進。

2.2.2 計算機支持的協同工作

計算機支持的協同工作（Computer Supported Cooperative Work，CSCW）是20 世紀80 年代中期提出的并在近年來快速發展起來的一項新技術，該技術可以在計算機環境下提供一個群體共享的交流平臺。傳統的許多計算機軟件系統只支持用戶和系統之間的交互，即便是允許多用戶同時操作的系統也很少支持用戶和用戶之間的交互。而CSCW 解決了這一問題，支持多位用戶在共享環境下完成同一件工作，也就是說讓分布在不同地點的某個特定群體的人們可以在計算機上得到一個虛擬的交互環境，共同完成一項任務。CSCW 在公路橋梁工程中具有極大的應用價值，可以方便施工單位內部、施工單位與設計單位或其他有關部門相互交流，有助于提高建筑施工效率。

2.2.3 ERP 系統

企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統是指在信息技術基礎上，將信息技術與先進管理思想相結合，為企業員工及決策層提供決策手段的管理平臺。ERP 系統首先是針對企業生產管理提出來的，主要用于企業的人力資源、機械設備、數據等方面的管理。現將ERP 系統應用于公路橋梁工程中，就是利用軟件自身的包容性與兼容性，與其他建筑工程中常用到的軟件（如建筑CAD 軟件、結構受力分析軟件等）聯合應用，通過計算機網絡將建筑企業內部供應鏈與外部施工情況有機結合，從而實現企業各項資源的高效管理，完成信息、物流、資金的有效轉移與優化，最終達到提升企業經濟效益的目的。

3 結語

交通基礎設施建設是國民經濟和社會事業發展的基礎性、先導性和服務性產業，是經濟和社會各項事業發展的重要支撐和保障，工業化和城市化的發展必須有成規模、有體系的交通網絡與之相適應。隨著科學技術的發展，各類信息技術開始廣泛應用于我國公路橋梁工程建設當中，如VR 技術、GIS技術、GPS 技術、CAD 技術、CSCW 技術、ERP 系統等，并且從這些年的實際應用來看，它們在公路橋梁工程的設計、施工方面也確實發揮了巨大作用，在保證工程質量的同時提高了工程設計和施工的效率。由此可見，公路橋梁工程中應用信息技術是建筑事業發展的趨勢，也是建筑企業增加經濟效益的首選。