探討數字技術在路橋設計中的應用

摘要：為完善路橋工程設計效果，更好地指導現場施工過程，做出設計工作中應用數字技術的提議。首先對數字化設計做出簡單介紹，其次探究路橋設計中數字技術的應用現狀，剖析該項技術應用的意義，最后較為詳細地探究數字技術在路橋設計信息采集、建模、導出與保存圖紙、計算與統計工程量、協同化設計等方面的應用情況。希望能和同行分享經驗，共同推廣數字化技術。

關鍵詞：路橋設計 ?數字技術 ?軟件應用 ?協同設計

中圖分類號：?U412.3;U442.5 ????文獻標識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）05（b）-0000-00

作者簡介：潘志東（1992—），男，本科，助理工程師，研究方向為市政路橋研究。

The Application?of Digital ?Technology in Road and Bridge Design is Discussed

PAN Zhidong

（Zhongen Engineering Technology Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong Province，510000 ??China）

Abstract：In order to improve the design effect of road and bridge engineering， better guide the on-site construction process， and make a proposal on the application of digital technology in the design work. Firstly， make a brief introduction to digital design， then explore the application status of digital technology in road and bridge design， analyze the significance of the application of this technology， and finally explore the application of digital technology in road and bridge design information collection， modeling， export and save drawings， calculation and statistics of quantities， collaborative design and so on. Hope to share experience with peers and jointly promote digital technology.

Key Words： Road and bridge design; Digital technology; Software application; Collaborative design

在我國，路橋工程的覆蓋范圍寬廣，不僅包括路基、路面工程，也有橋梁、隧道等項目。近些年，中各大城市交通運輸量顯著增加，這在無形中對路橋工程的建設質量提出更高、更多的要求，故而應綜合多方面因素有針對性地完善路橋設計工作。既往路橋設計集中體現在手工繪圖、人腦分析方面上，需要計算大量數據，不僅工作量大，也容易形成誤差，以致路橋工程現場建設時屢次出現設計變更情況，不利于工程進度計劃的實施，影響工程效益。數字技術有效彌補了傳統設計方法的不足，將其用在路橋設計實踐中，能協助設計人員快速做出精準決策，顯著提升設計工作質效。

1數字化設計的介紹

數字技術是與計算機存在伴生關系的一項科技，其原理主要是采用設備將各種信息轉型計算機系統能辨識的數字，隨后按照設計要求作出計算、存儲及傳輸等處理。因為計算、存儲數據過程中需要計算機裝置進行編碼、壓縮及解碼等處理，故而數字技術也被叫做數碼技術。獎數字技術用于路橋設計工作中，最大的作用體現在實現了數字化設計方面上。既往設計工作中，若修改圖紙內任何內容時，會帶來各種改變，一方面顯著增加設計工作量，另一方面很難確保設計成果的可自行，而通過數字化設計，通過建立數據庫實現了智能更新，從根本上處理了過往設計中屢次更改圖紙內容的實際問題。

2路橋設計中應用數字技術的現狀及意義

2.1現狀

與歐美等發達國家相比較，問過現代化路橋設計起步較晚，這也是現代化設計技術應用水平偏低、暴露出很多不足及應用體系尚不完善的主要原因之一。特別是關于數字技術在路橋設計領域內的應用問題，國內大部分設計人員僅能將這種技術用于項目的基本設計范圍中，比如：規劃出簡易型數據庫及設計圖等，對數字技術潛在的處理功能及其他輔助功能的應用力度明顯不足。以上這個問題在數字技術應用到設計工作后就被探查到了，但是卻沒有得到全面改進及完善，主要是因為部分設計人員為了實現工程經濟效益的最大化，而沒有大力支持數字技術的應用，沒有全面提升數字技術的應用水平及進行實地模擬訓練等，外加數字技術應用時沒有配置完善的設備工具等，以致很多設計人員應用該項技術時被迫陷入“巧婦難為無米之炊”的境遇，埋沒數據技術的優勢，影響路橋工程的設計質量。

2.2意義

現代路橋工程建設有結構復雜、涉及的工種繁多、專業化水平高及對設計精準度要求高等特征，故而對路橋工程設計質量也提出更高的要求。路橋工程的設計不僅要考慮視線自身結構的合理性，也要充分考慮周邊環境因素對工程建設質量形成的影響，將其整合至設計工作范疇內，并且也要嚴加控制整個工程的實際運行成本。以上這些繁多的設計要求使路橋工程設計工作難度顯著增加，為確保工程設計方案的科學性、合理性，就應主動應用數字技術，最大限度地提升數據分析的精準度，進而使路橋工程設計的合理性得到保障。

首先，路橋工程設計中計算各項指標及成本控制時，數字技術輔助進行能顯著提高計算結果的精準度，為施工工期及建材用量管理提供可靠的數據參照，進而在確保路橋施工質量的基礎上減少建設成本。其次，在數字技術的協助下，能夠利用可視化模式直觀的表達出抽象化數據，進而協助參建方對設計方案有更加直觀、全面的了解，有益于做出科學決策。最后，數字技術自帶存儲、分析及共享設計方案的功能，這樣幫助設計人員在分析數據過程中，及時探查到設計內不完善、不合理之處，通過參考及借鑒既往成功案例的形式，有針對性的完善當下的項目設計方案，在路橋建設中使設計方案將自身價值發揮到最大化。

3數字技術的應用

3.1信息采集

采集信息是現代路橋工程設計活動的基礎工作內容，前期形成的現場實地、測量信息是后期高質、高效設計工作推進的基礎。大部分路橋工程是在露天環境下建造的，地形、氣候條件及周圍環境等均影響項目建設質量，前期采集工程相關信息時，設計人員一定要高度重視以上因素對項目設計工作質量、效率形成的影響?？梢圆捎脭底旨夹g執行信息采集工作，例如：應用數碼相機拍攝以上信息，將其存儲成數據信息，并且能夠完整地傳輸至計算機系統內，借此方式確保工程現狀信息的真實度。也可以應用數碼相機等設施拍攝擬建路橋的環境，將其轉型成數據信息被輸入至計算機內，在計算機軟件的協助下加工信息，制作并生成動畫形式的信息樣本輸出，借此方式使工程現狀信息的可獲取性得到更大的保障。

在科學技術日異月新的背景下，移動互聯技術水平呈現出不斷提升趨勢，信息采集工作推進過程中對設計工作人員的現場勘察行為的依賴性不斷降低，可以結合需求調用行業大數據內的部分信息，或者比較實地勘察數據與數據庫內的信息，用于檢測驗證數據的精準度。一些路橋單位將數字化系統用于路橋工程設計的整個過程，督導設計人員依照系統提供的標準化信息采集模板更加高效、精準的開展現場設計勘察工作?？傊?，利用數字技術采集路橋工程相關設計信息，使設計單位采集信息時實現了真正意義的標準化，為后期數據統計及同類項目大數據庫構建提供可靠支持，給設計人員設計工作中預覽與調取部分數據創造了很多便利條件。

3.2建模

路橋工程現場采集工作結束后，項目的初步設計方案隨之生成，在以上過程中要合理應用前期采集到的信息建設模型。過往路橋設計實踐中，常規做法是應用AutoCAD軟件繪制二維模型繪制，3D Stdio MAX等數字化技術輔助建立三維立體模型。路橋工程的設計工作推進過程中，需要綜合考慮地理方位、地形地貌等諸多因素，建模時可以嘗試應用北斗定位、遙感通信、地理信息系統等數字技術。PTV-VISSIM為近些年發展起來的一款實用性較強的交通仿真軟件，其能清晰地模擬出城市交通內微觀的、基于時間維度的交通狀況及駕駛行為隔的交通情況和駕駛行為，對市政路橋模型能起到良好的仿真作用，幫助設計人員對路橋施工現場細節問題有更全面的了解，繼而有針對性的完善工程設計方案。EICAD系統適用于立交以及交互式道路設計領域內，在復雜道路工程建模中發揮較大的輔助作用。在數字技術的協助，于路橋模型內能智能計算及核實各種平、縱面接線情況，從宏觀層面上管理所有參數與指標，于Windows界面下快捷的整改工程設計方案。比如：設計人員可以交互式動態拉坡和繪圖處理路橋工程的縱橫面，具體是采用緯地道路輔助設計系統（HintCAD4.6）科學調整坡點的方位、高程、豎曲線半徑等參數。

3.3圖紙的導出和保存

導出設計圖紙是路橋設計工作中的重要一步驟，參照導出的圖紙，能為路橋現場施工提示可靠依據。在Autodesk Revit等軟件軟件的協助下，能把三維模型自動分解成二維圖形，包括平面圖、立面圖和截面圖等，并結合工程功能要求、現場環境特征等，快速繪制出帶有明確標識的細分構造圖，便于參建工人閱覽及應用。合理應用數字技術，一方面規避了既往設計人員重復執行同一工作內容的情況，另一方面也能協助設計單位減少支出。設計圖紙的保存始終是路橋設計工作中的重難點之一，因為工程施工中存在著諸多building可控因素，設計圖紙的版本更新較快，部分設計人員沒有養成完整保存各個版本圖紙的良好習慣，通過合理應用企業既有云盤等數字技術，能夠快速把各個版本的圖紙傳送至云盤或設置電腦與云盤兩者的實時同步。如果圖紙版本部分內容發生改動，企業云盤系統便能自動保存并清晰地呈現出版本的信息，如果改動后的內容存在錯差，那么可以快速對版本進行回滾操作，有益于提升路橋設計圖紙的完善性及保存效率。

3.4計算與統計工程量

路橋建設材料用量的核算及工期計算均是工程設計中的重要內容，故而做好計算與統計工作具有很大現實意義。近些年中很多路橋誰單位引進了建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM），利用該技術存儲路橋工程涉及的所有信息，利用前期建設的模型數據庫提升工程量計算及統計結果的精準度。也可以采用大數據技術輔助工程量計算工作，或者應用同類路橋工程形成的大數據，在對比分析中判斷工程量計算結果的精準度，協助設計人員盡早修正部分內容。

3.5協同化設計

路橋設計是一項很復雜的工作，會涉及到眾多專業知識，需要團隊進行科學分工及密切合作。BIM云平臺在路橋工程的協同設計領域已經得到了廣泛應用，為項目的全生命周期管提供了可靠的技術支持，為路橋不同專業設計人員之間交流與協作創造了很多便利條件，其能精準區分不同專業的設計界限，減少音界限模糊而形成的工作摩擦，使工程的協同設計工作推進過程中有更穩定的基礎。BIM云平臺還能復用一些相同結構的設計成果，進而使項目設計質量得到跟大的保障，凸顯協同設計的實用性。

4結語

數字技術是路橋設計由既往計算機輔助繪圖過渡至計算機輔助設計的可靠形式，將該項技術用于路橋設計實踐中，不僅能顯著提升設計工作效率，規避傳統設計中不合理因素，還能加速路橋設計的標準化、智能化進程，進而創造出更理想的工程效益，引領我國路橋工程建設事業獲得更大的發展。

參考文獻

[1]?劉乾.BIM技術在路橋施工行業未來發展[J].黑龍江交通科技，2020，43（2）：185，187.

[2] 李智文.基于CesiumJS的三維空間可視化技術研究[D].上海：華東師范大學，2019.

[3] 夏雨帆，楊明.淺析數字技術在路橋設計中的應用策略[J].建筑工程技術與設計，2019（20）：4115.

[4] 張祥.道橋專業紙質地形圖數字化方法的探究[J].門窗，2019（19）：236.

[5] 郭喜鋒，劉順濤，王雪，等.面向數字化裝配的制孔工藝設計技術研究[J].制造技術與機床，2020（9）：30-34.

[6] 劉千寬，劉宏君，丁曉兵，等.服務于變電站數字化設計的二次設備建模技術研究[J].電力系統保護與控制，2021，49（2）：166-172.