公路桥梁建设工程中应用信息技术的价值研究

陈冠峰，宋书彬

（1.郑州市公路工程公司，郑州 450000；2.郑州路桥建设投资集团有限公司，郑州 450000）

0 引言

人们的日常出行、国家的发展建设都离不开公路桥梁，高质量的公路桥梁体系是强国富民的重要标志。随着现代技术的发展，传统的公路桥梁建设方法与手段已不能满足发展的需要，而通过现代信息技术的应用能够有效增加工程设计与施工的技术含量［1］，引进信息技术已经成为公路桥梁建设的必然趋势。基于此，本文将从公路桥梁的设计、施工两大方面探讨应用信息技术的价值。

1 信息技术在公路桥梁设计中的应用

信息技术是指以电子计算机和现代通信为主要手段，完成信息的收集、加工、存储、交换、显示和传输的技术。近年来，计算机信息技术已经广泛应用于社会各项工作中。在传统的公路桥梁设计过程中，设计人员需要提前进行大范围的信息调查和搜集，耗费大量的人力、物力和财力。运用计算机信息技术，设计者可以在电脑上建立数字化的桥梁设计方案，不仅可以精确计算出全面的数据，还可以随时对数据进行查询，便于日后公路桥梁的养护和管理。此外，设计者还可以运用计算机设计出公路桥梁的三维图像，根据虚拟的工程环境完善设计方案，保证设计的科学性与合理性。

1.1 GIS 技术

地学信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种空间上的信息系统，可以部分或全面地采集地球表层的相关数据，并对数据进行存储、显示、描述、运算、分析以及管理等操作［2］。在公路桥梁设计方面，GIS 的数据管理以及空间特性作用强大。①GIS 技术的数据管理功能，可以对勘测到的数据信息进行编辑、录入、分析和储存，还可以将勘测所得到的数据以表格、图形等形式表现出来，甚至形成立体的地质模型，方便设计者更直观地分析地形特点。②GIS 的空间分析功能，可以生成多种二维图形或三维模型，如基层面等值线和地层层厚等线形图，钻孔平面图、土层柱状图、岩石柱状图、地质剖面图等基本图件，十字剪切的试验曲线图、静力触探的曲线图等各项试验的试验曲线，钻孔平面图、岩石柱状图以及地质剖面图等，尤其是当公路桥梁施工地点地形比较复杂时，更加便于设计者直观清晰地观察和分析，进而对设计方案进行修改和完善。③GIS技术的可视化建模功能，能够对地质较复杂的区域依据采集到的数据生成三维的地质结构模型，设计者可以任意地切割模型形成立体剖面图，还可以在模型上自定义夹层、透镜体等特殊结构。

1.2 GPS 技术

全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是一种精准化、动态化的实时定位系统，近几年在我国的手机定位、地质勘探、采矿等多个领域发挥了重要的作用。该项技术的主要原理是通过接收卫星发出的信号来对物体的三维坐标进行精准定位，从而对物体进行持续追踪。在公路桥梁的设计中，GPS 技术的定位功能不仅可以解决传统地形勘测技术手段烦琐、灵活性较差、测量结果不准确等问题，还能通过其数字回声测探技术在大型的跨海跨河施工中进行较为准确的水下地形测量，为制定设计方案提供重要的参考依据。

1.3 CAD 技术

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）技术是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的技术。就目前形势分析，CAD 技术已经被土木工程行业广泛认可，参与到了工程的设计、施工等不同阶段，其技术优势得到充分体现，并且使土木工程企业的经济效益得到了一定程度上的提升，以至于CAD 技术的应用逐渐发展为土木工程企业竞争中的主要手段［3］。CAD 技术在公路桥梁的勘探设计方面的应用领域如下：①外业测量上的应用。现阶段，由于公路桥梁勘测技术信息化水平不断提高，GPS 技术、遥感技术等新兴勘探技术实现了对空间信息采集、处理、分析、管理的准确性和高效性。CAD 技术与上述勘测技术的联合应用，能够将业外测量所得结果快速导入计算机系统内，通过图形处理功能绘制出更加直观的勘测图像，便于设计人员开展数据分析工作。②公路桥梁选线选址中的应用。应用CAD 技术能够充分参考业外勘测所绘制的可视化图纸，对比地形地貌、地质条件、河流特点等各项因素，对公路桥梁的选线与选址进行深入研究，同时应用系统的数据分析与处理功能对选线选址方案实现全方面对比，优选出更加科学的、合理的方案。③公路桥梁设计环节中的应用。在工程设计方面，CAD 技术的主要优势是为设计人员提供丰富的模型数据库，设计人员可以灵活选择应用模型，然后将多种模型应用到虚拟施工环境中进行对比，从中选出最理想的设计方案。

2 信息技术在公路桥梁施工中的应用

随着现代技术的发展，传统的施工方法和手段已难以满足发展的需要，为此需要引进现代技术和手段，通过结合传统的施工技术和现代信息技术，使公路桥梁施工逐步由传统型转化为智能型，以节省工程的人力成本、物力成本以及时间成本。

2.1 传统施工技术简介

2.1.1 模板工程的施工技术

模板工程应依据具体施工情况和质量标准进行精心设计，要求模板的尺寸、表面平整度、模板裂隙、隔离刷涂以及牢固程度等达到施工标准。模板的选材十分重要，模板材料的好坏及合格与否直接影响工程的质量与安全。模板及其支架材料最好选用钢材，也可以根据需要选用木材或其他新型材料，材质可以按实际工程情况选用，但都不得低于Ⅲ级材料。模板制作和安装过程中，要保证工程结构和构件各部分尺寸、形状以及相互位置准确，掌握好标高、轴线，确保工程的坚固性和稳定性。此外，模板安装过程中还要确保模板接缝严密，不得漏浆。

2.1.2 钢筋工程的施工技术

钢筋工程在施工前，需要按设计要求的直径、长度、形状、级别以及根数做好钢筋下料，其接头的位置、保护层的大小等各项数据都必须满足设计及规范要求。在钢筋工程的施工过程中，要严格按照设计图纸的要求进行，不得偷工减料或者以次充好，若遇到现场缺少标准钢材不得不用其他规格钢材代替的情况，必须汇报施工部门和设计部门，征得同意后才可以继续进行施工。

2.1.3 加强混凝土工程的施工技术

混凝土浇筑工程的主要材料是水泥、石子和砂子等。要保证混凝土工程的质量，必须采用科学的施工方法。混凝土的原材料必须严格按照设计要求的标准进行选购，混凝土在浇筑前要进行试配、计量，掌握好水灰比，做好现场试验。浇筑混凝土时，要求随时搅拌随时使用，并且混凝土浇筑要连续施工，施工间歇的缝隙必须设在规定位置，再次进行浇筑时要等施工缝的混凝强度达到12/2 以上。

2.2 信息技术与传统施工技术的融合

2.2.1 计算机仿真和虚拟现实技术

计算机仿真技术在公路桥梁工程中主要应用于结构计算、施工技术与管理领域。仿真技术是建筑施工的核心，尤其是内力仿真分析技术对建筑工程的安全进行将提供有力依据。虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术综合了计算机图形技术、仿真技术以及传感器技术等多学科的优势，为设计者和施工者创建了一个更真实、更直观的三维虚拟环境，实现虚拟施工，有利于现实施工方案的优化和改进。

2.2.2 计算机支持的协同工作

计算机支持的协同工作（Computer Supported Cooperative Work，CSCW）是20 世纪80 年代中期提出的并在近年来快速发展起来的一项新技术，该技术可以在计算机环境下提供一个群体共享的交流平台。传统的许多计算机软件系统只支持用户和系统之间的交互，即便是允许多用户同时操作的系统也很少支持用户和用户之间的交互。而CSCW 解决了这一问题，支持多位用户在共享环境下完成同一件工作，也就是说让分布在不同地点的某个特定群体的人们可以在计算机上得到一个虚拟的交互环境，共同完成一项任务。CSCW 在公路桥梁工程中具有极大的应用价值，可以方便施工单位内部、施工单位与设计单位或其他有关部门相互交流，有助于提高建筑施工效率。

2.2.3 ERP 系统

企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统是指在信息技术基础上，将信息技术与先进管理思想相结合，为企业员工及决策层提供决策手段的管理平台。ERP 系统首先是针对企业生产管理提出来的，主要用于企业的人力资源、机械设备、数据等方面的管理。现将ERP 系统应用于公路桥梁工程中，就是利用软件自身的包容性与兼容性，与其他建筑工程中常用到的软件（如建筑CAD 软件、结构受力分析软件等）联合应用，通过计算机网络将建筑企业内部供应链与外部施工情况有机结合，从而实现企业各项资源的高效管理，完成信息、物流、资金的有效转移与优化，最终达到提升企业经济效益的目的。

3 结语

交通基础设施建设是国民经济和社会事业发展的基础性、先导性和服务性产业，是经济和社会各项事业发展的重要支撑和保障，工业化和城市化的发展必须有成规模、有体系的交通网络与之相适应。随着科学技术的发展，各类信息技术开始广泛应用于我国公路桥梁工程建设当中，如VR 技术、GIS技术、GPS 技术、CAD 技术、CSCW 技术、ERP 系统等，并且从这些年的实际应用来看，它们在公路桥梁工程的设计、施工方面也确实发挥了巨大作用，在保证工程质量的同时提高了工程设计和施工的效率。由此可见，公路桥梁工程中应用信息技术是建筑事业发展的趋势，也是建筑企业增加经济效益的首选。