数字技术在路桥设计中的应用

罗显伟

（江苏中设集团股份有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430050）

引言：探索数字技术在路桥设计中的应用，需设计人员能够把握数字技术的具体特征、发展现状、优势与特点，并在把握路桥工程整体概况的基础上，对其加以应用，发挥出其最大的优势，优化各个阶段的设计工作，摈除以往设计工作中的诸多难题与缺陷，提升设计质量与效率，避免路桥在后续使用过程中出现问题而造成的成本提升，这对于路桥设计的长远发展有着积极的意义。

一、路桥设计数字化概述

实现数字技术在路桥设计中的应用，满足以下特征：其一，材料特征。通过数字技术实现对材料各项属性的分析与描述，比如钢筋、混凝土的标号、数量、应用阶段等基本信息，构建物理特征，为其后结构计算以及材料汇总提供丰富、完善的原始资料；其二，功能特征。按照各项设备设施、材料结构等在不同阶段路桥设计中的特征与作用，对其加以描述并进行相应的功能约束；其三，几何特征，对路桥整体的几何结构分析并描述，然后以三维数据的形式加以表达；其四，装配特征，描述不同特征间存在的几何关系，并以此为基础构建相对完善的特征模型[1]。

二、数字技术在路桥设计中的应用现状

当前阶段，数字技术在路桥设计中的应用，已经取得了比较直观的效果，比如可实现手机、电脑等终端与条形读码器、激光测距仪、GIS 技术、打印机、数字摄像机、扫描仪等设备的连接，可实时获取路桥现场数据，为其后的设计工作提供比较丰富的参考数据，通过BIM、3D 建模、3D 绘图、施工模拟、碰撞检查等现代化设计技巧把各类信息进行数字化处理，最大程度降低设计各个环节数据交流障碍。但是数字技术在路桥设计中的应用多是起到辅助的作用，很多应用方式正处于开发状态。

三、数字技术在路桥设计中的应用途径

（一）信息采集

路桥设计进程中，信息采集必不可少，以往的信息采集方式，虽然实现了各项信息设备与技术的应用，但大部分都需依靠人工来完成，效率较低，且容易出现错漏问题，且在大量的重复性检验过程中，耗费较多的人力物力，仍旧难以完全保证其真实性，而在引入数字技术之后，能够在一定程度上避免以上问题，并可通过远距离勘探来降低工作压力，提升勘测信息准确性。具体流程：在设计前组建专业团队对路桥施工场地进行全范围的考察与勘探，了解该地区的地质结构、水文情况、土层结构与相关政策变化等，并需相关管理人员从全局角度考虑，实现系统化、全面化的数据采集与汇总，以此来为后续的路桥设计提供比较可靠的数据信息以及后勤保障，提升整体过程的严谨性。同时，还可以相应的数字技术构建路桥数据库，将与路桥工程相关的工程预算、历史轨迹、其后环境、地理位置等信息扫描并输入到数据库，建立单独的文件夹进行分类存放；最后，应用数字技术在数据采集、整理与储存中，可加快各项数据的校对速度，利于后续路桥设计的稳步推进[2]。

（二）三维建模

信息采集是路桥设计基础工作，其后需将采集的信息以合理的方式应用在路桥设计图纸与方案中，以此来使得设计的外部形态、功能、内部结构等能够以比较立体的方式展现，为整体的设计工作提供较大的便利性。在采集人员采集完系列数据信息后，在数字技术的支持下将系列数据信息优化处理，以此来为设计人员创造更加适宜的数据应用环境，这对提升路桥设计整体效果有着积极的作用。设计人员能够综合路桥设计整体情况，合理应用GIS 技术、GPS 技术、遥感技术来获取施工现场比较全面的信息，亦可选择一些辅助建模软件来推进三维建模，比如OpenBridge Modeler软件，是Bentley 公司针对桥梁模型创建而开发的一款参数化三维设计软件，具有强大的设计建模功能，包括渲染和可视化、碰撞检测、动态视图、出钢筋表和施工模拟。可以利用强大的参数化截面图模板，自由创建复杂形状的模型。而其丰富的常用结构化和非结构化组件库可以帮助用户简化日常的桥梁建模工作、实现逼真的可视化效果并提供费用估算明细；最后设计人员可对比分析三维模型与设计图纸，明确其中的错漏内容与不切适宜的部分，对其加以针对性的整改工作，并可选择可视化技术，整合路桥设计进程中的客观因素，建造三维立体模型，展示路桥设计与施工后的整体效果[3]。

（三）道路工程设计

传统模式的道路工程设计工作凸显往复、复杂、琐碎的特征，为避免这些问题，有必要实现数字技术在设计道路进程中的全范围、深层次应用。实现道路设计中数字化技术应用，主要表现在以下数点：

其一，通过数字技术可解决以往城市道路应用过程中的立交互动与线性交叉问题，在应用数字技术之后，可对道路的整体设计以及后续的应用情况有一个整体的把握，在此基础上对其进行计算与逻辑推导，有效调整道路的纵断面与平面，以数字技术中的智能化运算来解决城市道路应用过程中的拥堵问题，在宏观层面对下表1中道路设计涉及的各类指标，加以把控，提升道路设计的数字化程度，提升该道路的实用性；其二，通过数字技术可对设计进程中的各项道路参数进行实时追踪与监控，特别是实现各项专业类软件的综合与应用，可协调多专业的桥梁团队：交换项目信息(其中包括桥梁几何线形、材料、载荷、预应力钢绞线模式和抗剪钢筋)，从而加强决策。通过在整个桥梁生命周期过程中实时协作和共享、重复利用和重新创建数据，简化工程设计的内容管理，最大程度地减少设计错误风险和施工问题；其三，通过数字技术与计算机系统的应用，可保持道路控制点、核心位置信息以及焦点间距等各个系统间的平衡性，从而使得道路工程曲线半径、转角方式、分布状态等参数按照数字化模式呈现，提升道路设计质量；其四，数字技术可为设计人员构建相应的操作空间与辅助系统，比如通过HCAD 系统，可让设计人员进行交互式处理与动态设计，在发挥各项专业软件与数字技术的基础上，设计人员能够迅速明确工程标高、位置等关键信息，并把握道路纵横方向数据信息，发挥出数字技术更大价值的同时，为设计人员构建更加先进、直观的设计平台以及操控空间。需注意的是，数字技术的应用需掌握对应的方法与策略，立足于其本身的优势与特点，实现其与道路设计的有效结合，方可有效提升道路设计质量[4]。

表1 道路设计指标表

（四）桥梁设计

桥梁设计进程中，挠度设计、结构设计与承载力计算与分析等工作异常关键，在引入数字技术后，通过其精准计算能力，能够有效保证设计工作的精准性，保障桥梁设计的运行寿命与安全，比如可借助人机交互，将各个阶段的设计成果展示在计算机界面，并以相关分析软件来对各项数据信息进行整理、分析、储存与应用；同时，也可借助数字技术来构建桥梁跨度结构，以模型为参考来处理其中的拉弯问题，优化桥梁上部平整度以及两端坡度，提升其合理性与美观性；最后可借助界面显示，控制端点变化在一定范围内，保持桥梁结构变化幅度与极限承载力不会遭受过多影响，以此来优化整体的桥梁设计工作，这对于提升桥梁的整体性能来说有着一定的促进作用[5]。

结语：综述，文章就数字技术在路桥设计中的应用进行了论述与分析，探讨了该项技术的优势与应用特征，强调了其对于路桥设计整体的重要性，要求给予其足够的重视，提升其与设计工作的契合性，优化整体的设计流程，提升路桥设计的科学性与合理性，从而保障其后续顺利施工与应用效果。