计算机技术在公路桥梁设计中的运用

2016-07-25宁夏公路勘察设计院有限责任公司宁夏银川750001

中国新技术新产品 2016年11期

高珊（宁夏公路勘察设计院有限责任公司，宁夏银川 750001）

计算机技术在公路桥梁设计中的运用

高珊
（宁夏公路勘察设计院有限责任公司，宁夏银川 750001）

摘要：随着我国交通事业的发展，公路桥梁数量不断增加，对于公路桥梁施工质量要求越来越高。与此同时，计算机网络信息技术在公路桥梁中的应用，在很大程度上提高了公路桥梁设计水平，保证了公路桥梁的施工质量。因此，本文就针对计算机技术在公路桥梁设计中的运用展开论述。

关键词：计算机技术；公路桥梁；设计；运用

利用计算机先进技术，可以为工程设计、施工以及管理提供良好的服务，做好桥梁、隧道、涵洞以及水文计算，合理调配和计算土方石，有效地节省工程费用和预算，还可以根据实际情况统计过往车辆。另外，运用集成计算机辅助软件，可以模拟桥梁、涵洞以及隧道工程图，为施工创造良好的条件。因此，本文首先分析计算机技术在公路桥梁中的现状，接着就针对计算机技术在公路桥梁设计中的应用展开论述。

一、计算机技术在公路桥梁建设过程中的运用现状

就目前而言，在当前新建的桥梁建设过程中，很多桥梁存在安全隐患，每年需要加固和维修的桥梁数量越来越多。在实际过程中，可以采用计算机技术可以做好桥梁养护和改造等难题。要想解决问题，就要做好桥梁设计工作，为以后公路桥梁养护和管理提供完整的数据，在桥梁建造和运营过程中，就要做好信息管理和数据搜集，这些工作都要从桥梁最初设计开始。但是在我国的很多地区，设计人员在设计好图纸以后，就把图纸交给施工单位，在公路桥梁工程完成后，图纸就没用了，没有进行有效的搜集和归档，在很大程度上增加了查询的困难。运用计算机先进技术，可以在电脑上模拟桥梁，建立一个数字化的桥梁，不仅可以提供精确全面的数据，而且可以进行修正、查询和模拟，便于公路桥梁以后的维修和管理，提高工作效率，省去很多麻烦。因此，在进行公路桥梁设计过程中，要保存好相应的数据，建立完整的数据模型，树立良好的设计理念，把精确有效的数据传送给公路养护部分，有效避免出现反复数据采集的情况，最大限度地降低桥梁后期养护和管理的成本。

二、公路桥梁设计中计算仿真和虚拟技术

在进行公路桥梁设计过程中，要利用计算机做好仿真技术。因此，设计者可以结合桥梁的特点，运用计算机仿真技术，做出精确计算，确定科学合理的设计方案。而虚拟技术就是把计算机图形、仿真以及传感器等多种技术结合在一起，设计出真实的三维图像，创建一个合理的虚拟工程环境，然后设计者结合实际情况，对设计不断完善，保证设计的完美性、科学性以及合理性。

（一）计算机虚拟辅助设计

在实际设计过程中，要控制好以下因素。第一，设计人员要保证平面线形与施工现场的地形、地物相适应，与施工的周围环境相协调，避免对环境造成巨大的破坏。第二，设计人员要保持平面线形的均衡性与连贯性，提高设计的精确性。第三，在实际设计过程中，设计人员要避免出现连续急弯的情况。第四，要严格结合公路设计规范，满足不同等级公路平面线形设计要求。最后，设计人员选定公路控制点后，要进行详细严格的计算，控制好公路平面线形设计的主要过程，在同城情况下，采用直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线这样的方式进行组合而成，如图1所示。

图1计算机虚拟辅助示意图

（二）公路纵断面辅助设计

在实际设计过程中，沿着公路中线，进行竖直剖切，再展开就是路线纵断面，它总是一条有起伏的空间线，在进行公路纵断面设计过程中，就要考虑到汽车的动力特性、当地的自然条件等，保证公路的使用寿命。设计人员还要重点分析伏空间线几何构成的大小及长度，保证桥梁行车安全，提高桥梁的运输经济合理性。这对纵断面组成提出了很高的要求。纵断面图是进行公路桥梁设计的重要内容和技术文件。在设计过程中，设计人员要把公路的纵断面图与平面图真正结合起来，控制好公路的空间位置。在进行纵断面图设计上，要控制好两条线，第一是地面线，就是结合中线上桩点的高程，绘制不规则线，真实客观地反映了中线地面的起伏情况；第二是设计线，设计人员要结合实际情况，做好技术上、经济上以及美学上等研究，确定一条规则的几何线，真实反映路线的起伏情况。

第一，纵断面地面高程的获取。在实际过程中，不同的平面设计方法，就会导致采集纵断面地面线数据方法不同。在具体设计过程中，如果采用实地定线，则纵断面地面高程就要对公路中桩测量水准；如果采用纸上定线，在确定人工纸上定线结果情况下，一定要在大比例尺地形图上读取中桩高程。

第二，纵断面线形设计。平面线形确定后，设计人员要可以结合实际情况，利用计算机技术，能够自动产生完美的纵断面，这极大地提高了设计效率，保证了设计效果，也是研究人员和工程技术人员非常关注的地方，获得了不少的成果，但在实际设计过程中，仍需要采用人工的方式设计出初始方案，如图2所示。

当前，我国很多设计单位采用人工方法设计纵断面，然后处理输入计算机地面高程资料，在计算机屏幕上显示纵断面地面线图，然后再设计纵坡和进行竖曲线计算参数，然后把相应的设计参数输入计算机，最后利用计算机，来完成纵坡和竖曲线计算，设计好高程等内容，然后输出数据精确的设计图表。在实际利用方式设计过程中，虽然利用计算机，可以保证提高工作效率，但是对纵断面地面线而言，采用图纸方式输出更为直观，结合公路的实际情况，比如预计车速、周围地形、水文水质，还包括工程投资、建筑材料等情况，从而科学合理地确定路线的纵断面，这就设计者的业务水平和设计经验提出了更高的要求和标准。

第三，GIS技术在公路桥梁设计应用过程中，主要采集、传递、储存、分析以及表达空间信息。对于桥梁信息管理系统而言，利用GIS技术能够有效地提高桥梁信息管理的效率，在设计过程中，可以采用一个圆点代表一座桥梁，明确其中的方位，然后连接数据库。为了完整客观地显示桥梁技术情况，可以采用不同的颜色，代表不同情况，可以直观反映桥梁的基本状况。

图2布置断面线

三、做好相互之间配合和协调

在进行公路桥梁设计过程中，桥梁具有点多、线长和面广的特征，桥梁建设涉及到设计水平、施工技术以及管理运营等各个方面，需要各个单位进行相互之间的交流与合作。因此，在设计过程中，要做好对桥梁工程生命周期管理的设计，把相关的工程内容、协同平台projectwise以及施工过程管理，根据项目周期，把工程参与方集中到统一的平台上，从而有效地改变传统的分散交流方式，提高信息集中储存的效率，保证信息传递的及时性、有效性和准确性，保证各个桥梁工程参与方能够协同工作，提高工作效率。