數字技術在路橋設計中的應用

羅顯偉

（江蘇中設集團股份有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430050）

引言：探索數字技術在路橋設計中的應用，需設計人員能夠把握數字技術的具體特征、發展現狀、優勢與特點，并在把握路橋工程整體概況的基礎上，對其加以應用，發揮出其最大的優勢，優化各個階段的設計工作，擯除以往設計工作中的諸多難題與缺陷，提升設計質量與效率，避免路橋在后續使用過程中出現問題而造成的成本提升，這對于路橋設計的長遠發展有著積極的意義。

一、路橋設計數字化概述

實現數字技術在路橋設計中的應用，滿足以下特征：其一，材料特征。通過數字技術實現對材料各項屬性的分析與描述，比如鋼筋、混凝土的標號、數量、應用階段等基本信息，構建物理特征，為其后結構計算以及材料匯總提供豐富、完善的原始資料；其二，功能特征。按照各項設備設施、材料結構等在不同階段路橋設計中的特征與作用，對其加以描述并進行相應的功能約束；其三，幾何特征，對路橋整體的幾何結構分析并描述，然后以三維數據的形式加以表達；其四，裝配特征，描述不同特征間存在的幾何關系，并以此為基礎構建相對完善的特征模型[1]。

二、數字技術在路橋設計中的應用現狀

當前階段，數字技術在路橋設計中的應用，已經取得了比較直觀的效果，比如可實現手機、電腦等終端與條形讀碼器、激光測距儀、GIS 技術、打印機、數字攝像機、掃描儀等設備的連接，可實時獲取路橋現場數據，為其后的設計工作提供比較豐富的參考數據，通過BIM、3D 建模、3D 繪圖、施工模擬、碰撞檢查等現代化設計技巧把各類信息進行數字化處理，最大程度降低設計各個環節數據交流障礙。但是數字技術在路橋設計中的應用多是起到輔助的作用，很多應用方式正處于開發狀態。

三、數字技術在路橋設計中的應用途徑

（一）信息采集

路橋設計進程中，信息采集必不可少，以往的信息采集方式，雖然實現了各項信息設備與技術的應用，但大部分都需依靠人工來完成，效率較低，且容易出現錯漏問題，且在大量的重復性檢驗過程中，耗費較多的人力物力，仍舊難以完全保證其真實性，而在引入數字技術之后，能夠在一定程度上避免以上問題，并可通過遠距離勘探來降低工作壓力，提升勘測信息準確性。具體流程：在設計前組建專業團隊對路橋施工場地進行全范圍的考察與勘探，了解該地區的地質結構、水文情況、土層結構與相關政策變化等，并需相關管理人員從全局角度考慮，實現系統化、全面化的數據采集與匯總，以此來為后續的路橋設計提供比較可靠的數據信息以及后勤保障，提升整體過程的嚴謹性。同時，還可以相應的數字技術構建路橋數據庫，將與路橋工程相關的工程預算、歷史軌跡、其后環境、地理位置等信息掃描并輸入到數據庫，建立單獨的文件夾進行分類存放；最后，應用數字技術在數據采集、整理與儲存中，可加快各項數據的校對速度，利于后續路橋設計的穩步推進[2]。

（二）三維建模

信息采集是路橋設計基礎工作，其后需將采集的信息以合理的方式應用在路橋設計圖紙與方案中，以此來使得設計的外部形態、功能、內部結構等能夠以比較立體的方式展現，為整體的設計工作提供較大的便利性。在采集人員采集完系列數據信息后，在數字技術的支持下將系列數據信息優化處理，以此來為設計人員創造更加適宜的數據應用環境，這對提升路橋設計整體效果有著積極的作用。設計人員能夠綜合路橋設計整體情況，合理應用GIS 技術、GPS 技術、遙感技術來獲取施工現場比較全面的信息，亦可選擇一些輔助建模軟件來推進三維建模，比如OpenBridge Modeler軟件，是Bentley 公司針對橋梁模型創建而開發的一款參數化三維設計軟件，具有強大的設計建模功能，包括渲染和可視化、碰撞檢測、動態視圖、出鋼筋表和施工模擬。可以利用強大的參數化截面圖模板，自由創建復雜形狀的模型。而其豐富的常用結構化和非結構化組件庫可以幫助用戶簡化日常的橋梁建模工作、實現逼真的可視化效果并提供費用估算明細；最后設計人員可對比分析三維模型與設計圖紙，明確其中的錯漏內容與不切適宜的部分，對其加以針對性的整改工作，并可選擇可視化技術，整合路橋設計進程中的客觀因素，建造三維立體模型，展示路橋設計與施工后的整體效果[3]。

（三）道路工程設計

傳統模式的道路工程設計工作凸顯往復、復雜、瑣碎的特征，為避免這些問題，有必要實現數字技術在設計道路進程中的全范圍、深層次應用。實現道路設計中數字化技術應用，主要表現在以下數點：

其一，通過數字技術可解決以往城市道路應用過程中的立交互動與線性交叉問題，在應用數字技術之后，可對道路的整體設計以及后續的應用情況有一個整體的把握，在此基礎上對其進行計算與邏輯推導，有效調整道路的縱斷面與平面，以數字技術中的智能化運算來解決城市道路應用過程中的擁堵問題，在宏觀層面對下表1中道路設計涉及的各類指標，加以把控，提升道路設計的數字化程度，提升該道路的實用性；其二，通過數字技術可對設計進程中的各項道路參數進行實時追蹤與監控，特別是實現各項專業類軟件的綜合與應用，可協調多專業的橋梁團隊：交換項目信息(其中包括橋梁幾何線形、材料、載荷、預應力鋼絞線模式和抗剪鋼筋)，從而加強決策。通過在整個橋梁生命周期過程中實時協作和共享、重復利用和重新創建數據，簡化工程設計的內容管理，最大程度地減少設計錯誤風險和施工問題；其三，通過數字技術與計算機系統的應用，可保持道路控制點、核心位置信息以及焦點間距等各個系統間的平衡性，從而使得道路工程曲線半徑、轉角方式、分布狀態等參數按照數字化模式呈現，提升道路設計質量；其四，數字技術可為設計人員構建相應的操作空間與輔助系統，比如通過HCAD 系統，可讓設計人員進行交互式處理與動態設計，在發揮各項專業軟件與數字技術的基礎上，設計人員能夠迅速明確工程標高、位置等關鍵信息，并把握道路縱橫方向數據信息，發揮出數字技術更大價值的同時，為設計人員構建更加先進、直觀的設計平臺以及操控空間。需注意的是，數字技術的應用需掌握對應的方法與策略，立足于其本身的優勢與特點，實現其與道路設計的有效結合，方可有效提升道路設計質量[4]。

表1 道路設計指標表

（四）橋梁設計

橋梁設計進程中，撓度設計、結構設計與承載力計算與分析等工作異常關鍵，在引入數字技術后，通過其精準計算能力，能夠有效保證設計工作的精準性，保障橋梁設計的運行壽命與安全，比如可借助人機交互，將各個階段的設計成果展示在計算機界面，并以相關分析軟件來對各項數據信息進行整理、分析、儲存與應用；同時，也可借助數字技術來構建橋梁跨度結構，以模型為參考來處理其中的拉彎問題，優化橋梁上部平整度以及兩端坡度，提升其合理性與美觀性；最后可借助界面顯示，控制端點變化在一定范圍內，保持橋梁結構變化幅度與極限承載力不會遭受過多影響，以此來優化整體的橋梁設計工作，這對于提升橋梁的整體性能來說有著一定的促進作用[5]。

結語：綜述，文章就數字技術在路橋設計中的應用進行了論述與分析，探討了該項技術的優勢與應用特征，強調了其對于路橋設計整體的重要性，要求給予其足夠的重視，提升其與設計工作的契合性，優化整體的設計流程，提升路橋設計的科學性與合理性，從而保障其后續順利施工與應用效果。