城市道路桥梁设计中的不足和改进的关键措施简述

文／李帅 济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司 山东济南 250000

引言：

城市道路桥梁作为一项市政基础设施建设项目，和城市居民的日常生活息息相关。优质的城市道路桥梁设计，能够优化人们的出行体验，提升人们的出行效率，缓解城市的拥堵。但是受到多方因素影响，目前在城市道路桥梁设计工作中，依然存在一些不足之处，需要引起足够重视，采用针对性策略予以完善，提升城市交通运输能力，为城市健康有序发展注入活力。

1、城市道路桥梁设计的基本原则

城市道路桥梁的设计与其他工程设计相同，在实际设计过程中需要遵循经济、科学、实用的原则。设计经济是指在城市道路桥梁的设计过程中，将工程造价和施工技术因素相结合，根据实际施工中可能存在的意外因素对城市道路桥梁的造价进行控制。在桥梁设计过程中，工作是按部就班地进行的。相关设计应能突破传统的工程设计思路和技术手段，积极选择创新优化的设计方案，提高城市道路桥梁项目的施工效率。施工质量原则和设计实用性原则是指在城市道路桥梁工程建设过程中，要满足城市经济发展和交通系统建设的需要，真正明确城市道路桥梁工程建设的目标。

2、城市道路桥梁在设计中存在的不足及改进关键措施

2.1 城市道路桥梁设计中存在的不足之处

2.1.1 设计思路落后

城市道路桥梁设计理念的落后主要体现在道路桥梁的安全性、使用寿命与整体美学之间的矛盾。设计师只有充分利用现有的技术，结合城市道路和桥梁的开发过程中，积极引进各种新的设计思想，并满足实际需求的情况下，设计一个安全的，美丽的和高质量的城市道路桥梁项目，确保其使用寿命延长。

2.1.2 设计方案不够科学

城市道路桥梁设计方案是保证工程现场施工安全、使用寿命的重要前提。然而，在实际的设计工作中，很多设计师都有机械照搬的情况。很多项目在设计阶段为了降低成本，借鉴前人的成功案例，直接使用他人的设计进行项目施工。因此，方案不能满足当前工程条件的需要，总体方案也不科学。

2.1.3 未考虑后续维护

城市道路桥梁投入使用后，需要采取相应的养护措施，对其进行保护。如果养护不当，会缩短城市道路桥梁的使用寿命，造成道路桥梁的垮塌事故。但是，在实际的设计过程中，设计者没有完善设计图纸，也没有及时纠正存在的问题，导致了工程施工过程中存在一定的安全隐患，严重影响了城市道路桥梁的使用寿命。总结城市道路桥梁结构及参数的设计经验，确保实际设计能满足后期城市道路桥梁的养护要求。

2.1.4 设计安全问题

在设计过程中，应首先考虑城市道路和桥梁的安全性。然而，在实际的设计过程中，有些设计师为了跟随潮流而盲目追求道路桥梁的外观，对城市道路桥梁的安全性没有给予足够的重视。在工程施工现场缺乏必要的实际勘察，对项目选址及周边环境缺乏了解，未能掌握城市道路桥梁设计所需的一手资料，工程设计中普遍存在相似的思路，关键数据计算不仔细，这些设计问题为后期施工埋下了严重的安全隐患。

2.2 改善城市道路桥梁设计问题的关键措施

2.2.1 合理选择设计方案

城市道路桥梁设计方案是指导道路桥梁工程建设的依据。在制定相应设计方案的过程中，要做好现场调研工作，充分考虑城市道路桥梁建设中涉及的各种因素，坚持实事求是的原则，并结合实际情况，确保设计方案为现场施工提供方便，从而达到预期的施工目标。遵循的基本设计原则设计方案的选择过程,综合分析各方的影响因素,建立各种类型的模型,掌握项目的特点和要求,进行全面的分析设计方案的优点和缺点,并对比较复杂的问题进行分解，以便掌握影响项目建设的相关因素，并根据项目的实际需要进行筛选。

2.2.2 提高设计美观性

在设计城市道路和桥梁时，不仅要考虑道路和桥梁的功能，还要考虑项目的美学。设计师可以在保证城市道路桥梁功能实现的基础上，结合城市道路桥梁的形态、风土人情和文化特色，设计出更具美感的项目。还可以借助工程建设材质处理，利用诸如混凝土、石料、玻璃钢、合金、木材等材料提升城市道路桥梁整体的美观性，在路桥两侧设计更具观赏性的人行走道。

2.2.3 合理选择施工技术

城市道路桥梁的设计过程中需要考虑目前的施工技术水平，设计方案的实施也需要依靠相应的施工技术作为支撑。因此，相对优质的城市道路桥梁设计方案需要通过配套的施工技术来保证。设计人员在进行方案设计时，应综合考虑施工技术条件、工艺流程等因素，确保方案与工艺不分离。同时，要考虑到城市道路桥梁运营中的养护问题，确保城市道路桥梁的可持续利用。

2.2.4 注重设计安全

目前，许多城市道路桥梁设计人员在设计工作中只注重对道路桥梁结构强度的理论推导，没有认真考虑其实际需要，导致设计方案缺乏实用性和安全性。必须采取有效措施改善城市道路。桥梁的实用性和安全性设计水平应充分考虑城市道路桥梁运营后可能存在的养护问题和超载问题，并结合城市道路桥梁发展的需要，积极引进新理念、新技术，优化城市道路桥梁设计。

2.2.5 明确使用寿命影响

我国许多城市道路桥梁的设计使用寿命在50a 左右，规格较高的设计使用寿命为100 ～150a。然而，城市公路桥的建设需要大量的人力、物力和财力。因此，在设计过程中应采取有效措施。在保证城市道路桥梁安全的基础上，采取措施尽可能延长其使用寿命，满足经济和社会发展的需要。这主要是因为延长城市道路桥梁的使用寿命可以有效降低建设成本，减少建设过程中的交通拥堵。工程设计之初，考虑城市道路和桥梁的结构和结构形式，选择最合适的形式，并注意后续的维护工作，减少不利因素的存在，在保证安全的前提下，延长城市道路桥梁使用寿命。

2.2.6 注重新型设计理念的应用

（1）体现中国特色

城市道路桥梁设计是城市化建设的功能要求。为了在新时代实现道路桥梁工程的高质量发展，必须高度重视道路桥梁的设计，不断在设计中注入新的理念，突出中国特色。设计科学合理，使道路桥梁投入使用后安全性更高，也增加了便捷性，工程利用率也提高了。中国的道路和桥梁设计发展迅速。多年来，不断引进国际先进技术，积累了丰富的资源。近年来，工程设计突出了中国特色，在艺术水平和技术水平上都实现了跨越式发展。在设计中，要突出民族特色，一方面要考虑到当地的地理环境，这是道路桥梁建设中不可缺少的概念，对项目的顺利开展起着重要的指导作用；要突出中国建筑文化的审美性，使路桥工程充满文化内涵，提升工程的审美价值。我国跨海大桥工程的投入使用，验证了道路桥梁设计新理念的可行性，也证明了我国桥梁设计能够满足社会发展的需要，证明了工程设计的强大综合实力。

（2）海绵城市理念

“海绵城市”是一种新颖的概念，它开发了一种管理系统，可以有效地处理城市道路设计阶段的雨水排放问题。“海绵”这个词可以说是非常生动。它通过合适的方式吸收城市中的所有雨水，确保城市能够实现长期稳定的发展。在进行市政道路设计时，应结合区域的实际情况，将“海绵城市”的概念巧妙地融入到市政道路的整体设计活动中，既能有效地促进城市发展，又能有效地提高设计水平。为了保证生态环境的可持续发展，有必要根据城市当前水环境的具体情况，对城市排水系统进行总体规划。考虑到实际情况，往往存在设计缺陷，导致流域水环境受到严重污染。此外，在实际的设计过程中，还需要考虑到绿化带和道路的布局，确保道路的附属物能够发挥自己的功能。

（3）BIM技术的合理应用

随着我国科学技术的不断发展，计算机技术在工程设计领域取得了良好的应用效果。在城市道路和桥梁的设计,通过计算机技术的应用,工程项目可以被提炼,和相应的道路和桥梁结构模型的帮助下可以形成三维建筑模型,以提高设计结果的准确性和有效性。通过BIM 施工技术的应用，可以有效地分析路桥设计方案，及时发现设计方案中存在的问题，并采取有针对性的方法进行处理。通过应用计算机技术，可以快速计算出设计过程中的相关数据，提高设计效率和设计质量。在此期间，设计师应不断加强信息化意识，提高对BIM技术的功能特点和利用价值的正确认识，对道路桥梁的设计过程进行可视化分析，获得具有很大参考价值和利用价值的设计结果，从而为现代城市提供基础。

3、海绵城市理念在城市道路桥梁设计中的具体应用

3.1 工程概况

某道路属于是城市内的主干路，道路总长度为13.5k m，道路红线的宽度设计为100m。该城市的径流控制率以及设计标准可以参照下表1 中信息所示。

表1 年径流总量控制率与设计雨量对照表

结合海绵城市的专项规划方案来看，基于项目所在的降雨量的实际情况，确定出该城市的年度径流总量控制率应该是61.5%，相应的其所对应的设计降雨量应该是19.4mm。

3.2 问题分析

城市市政道路相对集中，公共交通密度相对较高，雨水的渗透性相对较弱，促进了水资源的恶性循环。本该渗透到地面的雨水会被阻挡到地面上。，就会有城市洪水。当雨水的径流超过路面的入渗，就会很大程度上影响城市的公共交通，造成严重的交通拥堵。因此，在设计市政道路时，要保证公共交通的正常运行，并利用雨水资源，减少雨水的径流，确保不会有水资源的浪费。

3.3 实际应用

（1）将原绿化带改造为排水系统。根据工程具体情况，排水系统主要分布在道路两侧，排水断面宽度3.5m，排水沟深度控制在20-30cm 左右。排水系统需要设置一定的坡度。排水坡面应沿道路纵向布置，并沿直线设置两个高点和两个点，形成良好的出水口和进水口。排水系统中的生态草沟主要由冲沙、碎石和透水土组成。草坪沟里需要种植树木和灌木，以保证绿化与城市形象的协调。利用道路的横坡，在路缘处设置排水孔，将道路上的雨水排入生态草沟。为了保证草沟内雨水溢出的雨水量，排水管应敷设在砾石层内。此外，应在沿线最低点设置集水井。

（2）人行道采用透水混凝土浇注。为了提高雨水在路面上的入渗率，应在人行道上浇筑透水混凝土，以保证路面上的雨水能够渗透到地下环境中。考虑到现阶段的实际情况，越来越多的城市开始修建和使用透水人行道。在设计人行道时，应主要考虑透水路面的施工工艺。可采用透水混凝土浇筑路面，排水管应敷设在路面结构下部。本设计方案既能保证雨水顺利渗透到地面，又能保证行人的安全。

（3）摒弃传统的路牙，采用开放式路牙，保证道路径流顺利进入排水系统。这种设计可以避免地表水土流失，同时可以更好的收集雨水。因此，沿行车道每隔30米设置路肩。

（4）透水人行道上。市政道路路段设计为六板型，主要包括机动车车道、非机动车车道和人行道。自从机动车车道主要是满足公共交通的需要,和使用效果的透水层巷道相对显著,但在长期实践的交付和使用房间,渗透效果开始下降,和后期的维护成本相对较高,因此本工程仅采用人行道上透水路面的施工方法。人行道的透水路面设计可参考下图1 的信息。

图1 人行道透水砖铺装结构图

根据上图所示内容，路面下部结构也设计为透水结构。如果只将人行道砖设计成透水的，而底层结构是不透水的，则无法达到理想的透水效果，也有一定的可能会产生相反的效果。

（5）凹形绿地排水系统设计。高速公路两侧的绿化带和副带均设计为凹形绿化结构。简单来说，绿化带的高程低于路面的高程。这种设计方法可以有效地保证水从道路区流向绿地带。此外，还需要在绿化带内设置雨水入口。下雨时，雨水会自动流进绿化带。当大量的水聚集在绿化带内时，会通过雨水出口流入主网，不仅可以有效的节约绿色灌溉用水，还可以有效的净化地下水。根据本工程道路横断面图，雨水流向如下：15.25m的机动车道-3.5m 的下凹式绿化带-7m 的辅助机动车道-3m 的人行道-3m 的下凹式绿化带，当积水汇入至绿化带，且绿化带内的积水升涨至一定标高以后，其会通过绿化带内设置的雨水口汇入到雨水主管网中，经过处理以后排放至附近的流域。结合海绵城市标准要求来看，下凹式绿地的凹进部分的深度为15cm，应该明显的低于机动车道路面大约15cm。除了上文中所提及内容外，还应该在路缘石的侧向设置进水口、溢流井、挡水沿等附属结构物，确保下凹式绿地的蓄水量满足海绵城市的基本要求。在绿化带两侧应该铺设防渗土工布，避免绿化带内的雨水渗出影响道路基层的质量。

3.4 应用效果

该项目内的下凹式绿地的总占地面积为153660m，有效储蓄水资源的体积为23049m，透水砖铺设面积为66165m。区域内的年径流量控制率可达到76%，可以高效率地满足海绵城市的管理要求。

结语：

综上所述，城市道路桥梁设计需要遵循经济、科学、实用和安全的基本原则，在实际设计过程中，应结合区域环境，采取最佳的设计方案，提升设计质量，延长道路桥梁的使用寿命。同时，在城市环保管理要求越来越严格的时代背景下，还应该基于海绵城市理念，将其融入到道路桥梁设计工作中去，提升道路桥梁设计的环保性。此外，随着现代化设计理念的不断更新，必将会有更多先进和科学的设计思路诞生，这就要求设计人员始终坚持创新理念，跟上时代发展趋势，在满足城市道路桥梁基本功能的基础上，确保设计思路的先进性、科学性和经济性。