數(shù)字化橋梁設(shè)計理念在黃土高原地區(qū)高速公路設(shè)計中的實現(xiàn)

朱 俊，紀海龍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究院)

0 引言

橋梁設(shè)計在一個公路工程項目中占有十分重要的位置，橋梁設(shè)計任務(wù)一般比較繁重，且反復(fù)性大，類似性重復(fù)性設(shè)計工作比較多，準確率要求高。為此，各個設(shè)計院普遍引進了橋梁CAD軟件以幫助設(shè)計人員提高橋梁設(shè)計的效率和質(zhì)量，但目前市售的普通橋梁CAD軟件一般只能提供橋梁獨立構(gòu)件如蓋梁、墩臺等的出圖，各出圖模塊是相互獨立的。在原始資料更改時需要重新輸入數(shù)據(jù)，重新出圖。不能對整座橋相同構(gòu)件的設(shè)計參數(shù)進行匯總，更不能對整條線上的同類橋進行自動化的批量設(shè)計。因此，這些橋梁CAD軟件只能是一個出圖的輔助工具，不能真正地適用于橋梁設(shè)計的全過程。

在參與太原至佳縣高速公路西段第XZ2合同段的初步設(shè)計期間，接觸并運用橋梁大師軟件完成了十幾座大橋的初步設(shè)計任務(wù)，對軟件所使用的面向工程、面向?qū)ο蟮臄?shù)字化橋梁設(shè)計理念感觸頗深。橋梁大師軟件解決了以上橋梁CAD軟件不能解決的問題，全過程的融合到了橋梁設(shè)計的每一個步驟中，許多值得借鑒和學習的地方整理成文以和各位設(shè)計人員交流。

1 太佳線設(shè)計實例

1.1 工程簡介

太原至佳縣高速公路西段，是山西省高速公路網(wǎng)“人字骨架，九橫九環(huán)”主骨架第四橫的重要組成部分。根據(jù)工可批復(fù)意見，本項目采用雙向四車道高速公路標準建設(shè)，設(shè)計速度采用80 km/h，路基寬度24.5 m，橋涵設(shè)計的汽車荷載等級為公路-Ⅰ級。本合同段位于山西省中西部呂梁市臨縣境內(nèi)，橫穿呂梁山脈，溝壑縱橫，地形地貌復(fù)雜，主要分為河谷平原區(qū)、黃土覆蓋梁峁區(qū)和黃土覆蓋基巖區(qū)。

本項目橋梁多為跨越絳河、嵐水河、泗道河及天然沖溝而設(shè)，結(jié)合沿線地形、地質(zhì)、河流特征等情況同時為了減少高填路段，減少拆遷，保護環(huán)境，填土高度大于20 m原則上考慮橋跨通過，主要橋型以裝配式小箱梁、T梁為主。

1.2 設(shè)計流程

本項目所有的大中小橋均采用橋梁大師軟件完成，軟件采用的設(shè)計流程與設(shè)計人員的設(shè)計思路及習慣做法十分接近，很快就能熟練運用，其具體流程如下。

(1)建立工程、編輯橋梁項目資料

建立該工程的文件包，輸入工程的概況信息，并完成全線或部分路段上橋梁項目資料的編輯。

(2)導(dǎo)入外業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)資料

利用橋梁大師設(shè)計數(shù)據(jù)資料的導(dǎo)入功能，可直將路線設(shè)計人員提供的由路線設(shè)計軟件生成的平、縱、橫、超高等建立橋梁模型所必備的設(shè)計數(shù)據(jù)資料導(dǎo)入到當前工程的設(shè)計資料管理器中，軟件即以此為基礎(chǔ)自動計算設(shè)計標高及墩臺高程。

(3)建立滿足全線或該部分路段所屬橋梁設(shè)計所需要的上、下部標準圖庫

在實際工程中，一條線路上的橋梁往往有許多結(jié)構(gòu)形式是采用相同或類似的設(shè)計，手工設(shè)計時，一般也是首先定制這一條線路上所有橋梁的上部通用圖和下部通用圖，與手工設(shè)計習慣相同，使用“橋梁大師”進行設(shè)計時，我們首先也是定制上部標準圖和下部標準圖，有了標準圖后，系統(tǒng)在建立每座橋梁的設(shè)計模型時，就可以自動根據(jù)跨徑、上下部形式、橋面寬度、橋梁角度等約束條件自動套用合適的標準圖。

定制上部標準圖時首先從系統(tǒng)自帶的截面庫中調(diào)入相匹配的上部截面圖，再使用“即改即現(xiàn)”尺寸驅(qū)動修改法，修改各尺寸為所需要的尺寸，再給定梁片數(shù)、濕接縫寬及使用該圖的跨徑、橋面寬度等控制條件即可入庫作為一張上部標準圖。

下部標準圖實際上就是一張通用的一般構(gòu)造圖，創(chuàng)建時首先調(diào)入或生成一張一般構(gòu)造圖，再使用“即改即現(xiàn)”尺寸驅(qū)動修改法，修改各尺寸為所需要的尺寸，再給定使用此圖紙的約束條件即可入庫作為一張下部標準圖。我們以太佳線橋涵設(shè)計標準中的規(guī)定的下部結(jié)構(gòu)橋墩尺寸為參考，定制的下部標準圖實例如下。

(4)建立橋梁模型，套用合適的上、下部標準圖生成橋型布置圖。

以該工程中某座常規(guī)梁式橋為例，橋梁中心樁號JZK165+470，分離式路基單幅橋，跨徑6×40 m。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用標準跨徑L=40 m的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部橋墩為薄壁空心墩，橋臺為柱式臺，樁基礎(chǔ)。

建立橋梁模型時系統(tǒng)自動檢索標準圖庫，找到符合本橋要求的上部和下部標準圖，自動套用標準圖中的設(shè)計參數(shù)，完成橋梁上部和下部的設(shè)計。在模型生成后，用戶可查看標準圖的套用情況，也可交互調(diào)整使之套用指定的標準圖，最后利用尺寸驅(qū)動等操作，對基底標高、基礎(chǔ)埋深、樁長等進行調(diào)整，使其成為合乎工程需要的全橋總體布置圖。

至此，一座常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁的初步設(shè)計所需圖紙已全部設(shè)計完畢，軟件出圖的圖紙質(zhì)量很高，圖面美觀，手工修改量極少，且效率極高。

2 結(jié)論

使用橋梁大師軟件后大大提高了工作效率，特別是可以直接導(dǎo)入多種路線軟件里的平、縱、橫等設(shè)計數(shù)據(jù)資料，上下部通用圖的數(shù)據(jù)導(dǎo)入以及各項數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性給設(shè)計及修改帶來了極大的便利，也減少了出錯的幾率，同時極大的保證了設(shè)計風格的一致性，從而提高設(shè)計和出圖質(zhì)量。

橋梁設(shè)計出圖是一項繁重的工作，但橋梁大師軟件“面向設(shè)計、面向橋梁、面向工程”的數(shù)字化設(shè)計思想使得橋梁的設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量有較大幅度的提高，并減短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，對提高設(shè)計院的橋梁設(shè)計技術(shù)水平和整體競爭力也將起到較大的作用。

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［1］郭建端.橋梁計算機輔助設(shè)計一體化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用［J］.交通標準化，2011，(12)：183-186.

［2］羅淮安，康琦.橋梁結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)的歷史及未來［J］.山西建筑，2007，(9)：371-372.

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