研究路橋設(shè)計(jì)及新技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

【摘要】我國(guó)現(xiàn)代化城市建設(shè)離不開道路橋梁的建設(shè)，它不但是為人們提供便捷出行的基礎(chǔ)設(shè)施，還有助于促進(jìn)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是，在路橋建設(shè)過程中，所面臨的環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，需要面對(duì)不同的建設(shè)問題，影響工程的施工質(zhì)量。路橋工程的首要步驟就是開展良好的設(shè)計(jì)工作，優(yōu)良的工程設(shè)計(jì)能使建設(shè)項(xiàng)目以最低的成本獲取最大的利潤(rùn)，同時(shí)保障路橋的工程質(zhì)量和美觀性。當(dāng)前，現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，路橋工程設(shè)計(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，新技術(shù)和新材料的應(yīng)用使設(shè)計(jì)人員有了更多思路和方法。

【關(guān)鍵詞】路橋設(shè)計(jì);新技術(shù);應(yīng)用

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，當(dāng)今新建路橋工程數(shù)量也不斷增多，為了能夠保證路橋工程建設(shè)質(zhì)量，全面掌控路橋設(shè)計(jì)質(zhì)量有著重要意義。在路橋設(shè)計(jì)中，科學(xué)應(yīng)用新技術(shù)有助于提高設(shè)計(jì)方案實(shí)施效能，保證路橋工程更好更快地完成建設(shè)。如在路橋工程設(shè)計(jì)中，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS技術(shù)、新結(jié)構(gòu)與新材料等，不僅可以提高路橋工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，還可以保障路橋工程的可實(shí)施性，提高路橋工程的整體建設(shè)效益。

1、路橋設(shè)計(jì)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(huì)發(fā)生安全事故，使人們的生命財(cái)產(chǎn)遭受損失。要保障路橋工程的可靠性和安全性，對(duì)最初的路橋設(shè)計(jì)有較高的要求。設(shè)計(jì)者要有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，做好對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察和測(cè)量，綜合考量多方面建設(shè)條件后，再進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)。

1.2穩(wěn)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(rèn)真對(duì)待過渡段的搭接設(shè)計(jì)，采用了適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ú拍芴嵘访娴钠秸?，更好地發(fā)揮道路的功能。

1.3經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)性原則

環(huán)境保護(hù)一直是較為嚴(yán)峻的問題，路橋的建設(shè)要遵循我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。在對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮到工程的經(jīng)濟(jì)性，爭(zhēng)取最大的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，還要確保與自然環(huán)境的結(jié)合，使整體設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)。

2、路橋設(shè)計(jì)實(shí)踐中的難點(diǎn)

2.1無(wú)法精準(zhǔn)地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖

路橋設(shè)計(jì)的品質(zhì)是確保項(xiàng)目建造效果的根基，然而當(dāng)前的一個(gè)難點(diǎn)就是將設(shè)計(jì)意圖完整地表達(dá)給作業(yè)人員。通過分析以往的路橋項(xiàng)目可以察覺到大部分的交底都是通過平面圖紙來實(shí)現(xiàn)的，因此對(duì)于一些細(xì)節(jié)部分是沒有辦法呈現(xiàn)的，這就極易導(dǎo)致在后續(xù)作業(yè)中出現(xiàn)誤差，如此不但使得成本增加，還極大地延誤了項(xiàng)目建造的周期。

2.2關(guān)聯(lián)技術(shù)內(nèi)容多

路橋項(xiàng)目的設(shè)計(jì)擁有較高的專業(yè)度，同時(shí)其關(guān)聯(lián)技術(shù)也比較多，如邊坡支護(hù)技術(shù)、水下技術(shù)、隧道技術(shù)等，項(xiàng)目的構(gòu)筑物也十分多樣，這也是設(shè)計(jì)中的困難之處。

3、路橋設(shè)計(jì)中新技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 GPS技術(shù)

在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，GPS技術(shù)的應(yīng)用能使工作的開展更為便捷。相較于以往的測(cè)量技術(shù)，應(yīng)用GPS技術(shù)有如下的優(yōu)勢(shì)：首先，不管任何時(shí)間和地點(diǎn)，都可以直接使用GPS技術(shù)開展測(cè)量作業(yè)，幾乎沒有結(jié)束;其次，天氣因素也不會(huì)限制GPS技術(shù)的使用，即便在極端天氣中，也能正常開展工作，且其準(zhǔn)確性依舊有所保障;最后，與常規(guī)技術(shù)相比，GPS技術(shù)脫離了對(duì)“通視”的條件需求，只需衛(wèi)星信號(hào)的支持就能進(jìn)行工作，使測(cè)量作業(yè)更加便捷。目前我國(guó)在路橋工程設(shè)計(jì)中，已經(jīng)能較為成熟地對(duì)GPS技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。尤其是在一些規(guī)劃較大的橋梁工程中，將GPS技術(shù)應(yīng)用到平面控制測(cè)量以及變形監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，通過其靜態(tài)定位功能能使中長(zhǎng)距離測(cè)量的精準(zhǔn)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(shù)中的動(dòng)態(tài)性和RTK兩方面的定位技術(shù)起到了非常重要的作用，同時(shí)這兩項(xiàng)還是路橋設(shè)計(jì)工作中，支持新技術(shù)所必不可少的重要條件。

除了測(cè)量工作，GPS技術(shù)在橋梁下沉變形的監(jiān)督測(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)橋梁是否有下沉變形問題的發(fā)生，以往在開展這項(xiàng)工作時(shí)，需要投入很多的人員、物料和資金，還需要有通視技術(shù)的支撐，工作量龐大。而GPS技術(shù)的應(yīng)用，能完全代替人力工作，完美地解決這些問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，節(jié)約成本，提升準(zhǔn)確度，使橋梁的安全性能有所保障。

3.2 GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System），簡(jiǎn)稱GIS，這是一門綜合性的學(xué)科，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐，能采集、存儲(chǔ)、運(yùn)管分析和管理地球表面所有分布的數(shù)據(jù)，將所收集的信息進(jìn)行可視化的動(dòng)態(tài)模擬，使其成為設(shè)計(jì)工作的參照依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

就目前現(xiàn)狀而言，在工程項(xiàng)目的整體施工步驟當(dāng)中，主要會(huì)使用到GIS技術(shù)的環(huán)節(jié)一般是測(cè)量工作和工程設(shè)計(jì)。將GIS技術(shù)應(yīng)用到測(cè)量作業(yè)當(dāng)中，能使測(cè)量的結(jié)果更為快速，誤差更小;在工程設(shè)計(jì)當(dāng)中使用GIS技術(shù)，能在最短的時(shí)間內(nèi)采集到施工現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)信息（包括地質(zhì)、水文等），統(tǒng)一進(jìn)行分析和整理，并且同時(shí)還能獲取施工場(chǎng)地周邊行人的通行情況以及交通相關(guān)數(shù)據(jù)，這一系列信息都能成為規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的參考依據(jù)。GIS技術(shù)通過地理數(shù)據(jù)信息構(gòu)建地理數(shù)據(jù)模型，保障了設(shè)計(jì)過程的科學(xué)性和合理性。

3.3 BIM技術(shù)

建筑信息模型技術(shù)簡(jiǎn)稱BIM技術(shù)，其主要內(nèi)容是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，建立一個(gè)與實(shí)際工程情況相同的完整信息庫(kù)，為三維模型所使用，使期貫穿于工程項(xiàng)目的全周期中。近些年來，我國(guó)的土木建筑道路橋梁工程的教學(xué)和施工，都在逐步推廣BIM技術(shù)的使用。以往在進(jìn)行路橋設(shè)計(jì)工作時(shí)，技術(shù)人員所使用的軟件多為AutoCAD，但由于開發(fā)功能的限制，這一軟件只在需要繪圖的行業(yè)有較為廣泛的應(yīng)用。與之相比，BIM技術(shù)除了能滿足繪圖工作的基本需求，還能進(jìn)行3D模型的建立，制訂工程項(xiàng)目的進(jìn)展計(jì)劃，對(duì)項(xiàng)目施工的全過程和碰撞檢查進(jìn)行模擬，這一系列技術(shù)的應(yīng)用，提升了項(xiàng)目管理的精準(zhǔn)度，改善了路橋工程的設(shè)計(jì)施工現(xiàn)狀。

由于BIM技術(shù)有可視化的特點(diǎn)，在進(jìn)行路橋設(shè)計(jì)工作時(shí)，可以利用其三維建模技術(shù)將設(shè)計(jì)的想法體現(xiàn)出來。在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)工作之初，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，在平臺(tái)上進(jìn)行分析整理后，發(fā)送給設(shè)計(jì)人員作為參考依據(jù)，同時(shí)根據(jù)這些信息建立模型，使工程設(shè)計(jì)更為科學(xué)，具有更強(qiáng)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(jìn)行場(chǎng)地的挑選。在正式展開路橋設(shè)計(jì)工作之后，BIM技術(shù)在分析統(tǒng)計(jì)了其相關(guān)數(shù)據(jù)之后，通過所得到的結(jié)論進(jìn)行設(shè)計(jì)，能縮短設(shè)計(jì)工作所需要的時(shí)間，并且使工程質(zhì)量能有所保障。工程設(shè)計(jì)最后的提案論證環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員通過BIM技術(shù)將施工情況進(jìn)行模擬展示，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就能馬上進(jìn)行修正，防止工程開始之后再進(jìn)行修改，導(dǎo)致物力、財(cái)力等過多的損失。

3.4新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用新結(jié)構(gòu)可以改善路橋工程的整體性能。如主梁結(jié)構(gòu)中的鋼桁架、箱梁結(jié)構(gòu)、鋼混疊合梁等，驗(yàn)證這些新型結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，確保路橋工程設(shè)計(jì)能夠達(dá)到建設(shè)部門標(biāo)準(zhǔn)，順利完工。再者，在橋梁拱肋設(shè)計(jì)當(dāng)中，也可以采用新型結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)中，可以采用以下幾種新技術(shù)：

（1）FRP加固法。是指碳纖維布加固技術(shù)，碳纖維布的抗疲勞性、抗拉性非常高，具有非常強(qiáng)的適應(yīng)性，在近些年應(yīng)用十分廣泛。同時(shí)碳纖維布具備高強(qiáng)度、耐腐蝕的特性，可以用作預(yù)應(yīng)力筋加固材料。設(shè)計(jì)中使用FRP加固法可以直接降低替換被腐蝕剛預(yù)應(yīng)力消耗的成本。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)體系改進(jìn)法。該方法主要是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)，調(diào)整結(jié)構(gòu)原來的受力情況，從而提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載性。在設(shè)計(jì)中，要明確建設(shè)單位對(duì)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(shí)施非常便捷，可以起到鋼筋保護(hù)以及裂縫、撓度控制作用。在實(shí)際應(yīng)用中，要確保梁體足夠清潔，選擇耐久性強(qiáng)、強(qiáng)度高的粘貼材料，所以該方法可以能會(huì)增加成本費(fèi)用。

（4）混凝土噴射加固。使用該項(xiàng)技術(shù)需要先對(duì)鋼筋網(wǎng)固定，使用高性能混凝土材料噴射在鋼筋網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)加固。在混凝土終凝之后，能夠有效提升橋梁受力性能和結(jié)構(gòu)整體承載性能。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，為了能夠保證路橋工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須要遵循路橋工程設(shè)計(jì)原則，掌握路橋工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，關(guān)注路橋結(jié)構(gòu)承載性、疲勞損傷，積極運(yùn)用新技術(shù)，如BIM軟件、GIS技術(shù)、新型結(jié)構(gòu)等，進(jìn)一步發(fā)揮路橋工程設(shè)計(jì)的效益。

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作者簡(jiǎn)介：

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