城市道路橋梁設計中的不足和改進的關鍵措施簡述

文／李帥 濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司 山東濟南 250000

引言：

城市道路橋梁作為一項市政基礎設施建設項目，和城市居民的日常生活息息相關。優質的城市道路橋梁設計，能夠優化人們的出行體驗，提升人們的出行效率，緩解城市的擁堵。但是受到多方因素影響，目前在城市道路橋梁設計工作中，依然存在一些不足之處，需要引起足夠重視，采用針對性策略予以完善，提升城市交通運輸能力，為城市健康有序發展注入活力。

1、城市道路橋梁設計的基本原則

城市道路橋梁的設計與其他工程設計相同，在實際設計過程中需要遵循經濟、科學、實用的原則。設計經濟是指在城市道路橋梁的設計過程中，將工程造價和施工技術因素相結合，根據實際施工中可能存在的意外因素對城市道路橋梁的造價進行控制。在橋梁設計過程中，工作是按部就班地進行的。相關設計應能突破傳統的工程設計思路和技術手段，積極選擇創新優化的設計方案，提高城市道路橋梁項目的施工效率。施工質量原則和設計實用性原則是指在城市道路橋梁工程建設過程中，要滿足城市經濟發展和交通系統建設的需要，真正明確城市道路橋梁工程建設的目標。

2、城市道路橋梁在設計中存在的不足及改進關鍵措施

2.1 城市道路橋梁設計中存在的不足之處

2.1.1 設計思路落后

城市道路橋梁設計理念的落后主要體現在道路橋梁的安全性、使用壽命與整體美學之間的矛盾。設計師只有充分利用現有的技術，結合城市道路和橋梁的開發過程中，積極引進各種新的設計思想，并滿足實際需求的情況下，設計一個安全的，美麗的和高質量的城市道路橋梁項目，確保其使用壽命延長。

2.1.2 設計方案不夠科學

城市道路橋梁設計方案是保證工程現場施工安全、使用壽命的重要前提。然而，在實際的設計工作中，很多設計師都有機械照搬的情況。很多項目在設計階段為了降低成本，借鑒前人的成功案例，直接使用他人的設計進行項目施工。因此，方案不能滿足當前工程條件的需要，總體方案也不科學。

2.1.3 未考慮后續維護

城市道路橋梁投入使用后，需要采取相應的養護措施，對其進行保護。如果養護不當，會縮短城市道路橋梁的使用壽命，造成道路橋梁的垮塌事故。但是，在實際的設計過程中，設計者沒有完善設計圖紙，也沒有及時糾正存在的問題，導致了工程施工過程中存在一定的安全隱患，嚴重影響了城市道路橋梁的使用壽命?？偨Y城市道路橋梁結構及參數的設計經驗，確保實際設計能滿足后期城市道路橋梁的養護要求。

2.1.4 設計安全問題

在設計過程中，應首先考慮城市道路和橋梁的安全性。然而，在實際的設計過程中，有些設計師為了跟隨潮流而盲目追求道路橋梁的外觀，對城市道路橋梁的安全性沒有給予足夠的重視。在工程施工現場缺乏必要的實際勘察，對項目選址及周邊環境缺乏了解，未能掌握城市道路橋梁設計所需的一手資料，工程設計中普遍存在相似的思路，關鍵數據計算不仔細，這些設計問題為后期施工埋下了嚴重的安全隱患。

2.2 改善城市道路橋梁設計問題的關鍵措施

2.2.1 合理選擇設計方案

城市道路橋梁設計方案是指導道路橋梁工程建設的依據。在制定相應設計方案的過程中，要做好現場調研工作，充分考慮城市道路橋梁建設中涉及的各種因素，堅持實事求是的原則，并結合實際情況，確保設計方案為現場施工提供方便，從而達到預期的施工目標。遵循的基本設計原則設計方案的選擇過程,綜合分析各方的影響因素,建立各種類型的模型,掌握項目的特點和要求,進行全面的分析設計方案的優點和缺點,并對比較復雜的問題進行分解，以便掌握影響項目建設的相關因素，并根據項目的實際需要進行篩選。

2.2.2 提高設計美觀性

在設計城市道路和橋梁時，不僅要考慮道路和橋梁的功能，還要考慮項目的美學。設計師可以在保證城市道路橋梁功能實現的基礎上，結合城市道路橋梁的形態、風土人情和文化特色，設計出更具美感的項目。還可以借助工程建設材質處理，利用諸如混凝土、石料、玻璃鋼、合金、木材等材料提升城市道路橋梁整體的美觀性，在路橋兩側設計更具觀賞性的人行走道。

2.2.3 合理選擇施工技術

城市道路橋梁的設計過程中需要考慮目前的施工技術水平，設計方案的實施也需要依靠相應的施工技術作為支撐。因此，相對優質的城市道路橋梁設計方案需要通過配套的施工技術來保證。設計人員在進行方案設計時，應綜合考慮施工技術條件、工藝流程等因素，確保方案與工藝不分離。同時，要考慮到城市道路橋梁運營中的養護問題，確保城市道路橋梁的可持續利用。

2.2.4 注重設計安全

目前，許多城市道路橋梁設計人員在設計工作中只注重對道路橋梁結構強度的理論推導，沒有認真考慮其實際需要，導致設計方案缺乏實用性和安全性。必須采取有效措施改善城市道路。橋梁的實用性和安全性設計水平應充分考慮城市道路橋梁運營后可能存在的養護問題和超載問題，并結合城市道路橋梁發展的需要，積極引進新理念、新技術，優化城市道路橋梁設計。

2.2.5 明確使用壽命影響

我國許多城市道路橋梁的設計使用壽命在50a 左右，規格較高的設計使用壽命為100 ～150a。然而，城市公路橋的建設需要大量的人力、物力和財力。因此，在設計過程中應采取有效措施。在保證城市道路橋梁安全的基礎上，采取措施盡可能延長其使用壽命，滿足經濟和社會發展的需要。這主要是因為延長城市道路橋梁的使用壽命可以有效降低建設成本，減少建設過程中的交通擁堵。工程設計之初，考慮城市道路和橋梁的結構和結構形式，選擇最合適的形式，并注意后續的維護工作，減少不利因素的存在，在保證安全的前提下，延長城市道路橋梁使用壽命。

2.2.6 注重新型設計理念的應用

（1）體現中國特色

城市道路橋梁設計是城市化建設的功能要求。為了在新時代實現道路橋梁工程的高質量發展，必須高度重視道路橋梁的設計，不斷在設計中注入新的理念，突出中國特色。設計科學合理，使道路橋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。中國的道路和橋梁設計發展迅速。多年來，不斷引進國際先進技術，積累了豐富的資源。近年來，工程設計突出了中國特色，在藝術水平和技術水平上都實現了跨越式發展。在設計中，要突出民族特色，一方面要考慮到當地的地理環境，這是道路橋梁建設中不可缺少的概念，對項目的順利開展起著重要的指導作用；要突出中國建筑文化的審美性，使路橋工程充滿文化內涵，提升工程的審美價值。我國跨海大橋工程的投入使用，驗證了道路橋梁設計新理念的可行性，也證明了我國橋梁設計能夠滿足社會發展的需要，證明了工程設計的強大綜合實力。

（2）海綿城市理念

“海綿城市”是一種新穎的概念，它開發了一種管理系統，可以有效地處理城市道路設計階段的雨水排放問題?！昂＞d”這個詞可以說是非常生動。它通過合適的方式吸收城市中的所有雨水，確保城市能夠實現長期穩定的發展。在進行市政道路設計時，應結合區域的實際情況，將“海綿城市”的概念巧妙地融入到市政道路的整體設計活動中，既能有效地促進城市發展，又能有效地提高設計水平。為了保證生態環境的可持續發展，有必要根據城市當前水環境的具體情況，對城市排水系統進行總體規劃。考慮到實際情況，往往存在設計缺陷，導致流域水環境受到嚴重污染。此外，在實際的設計過程中，還需要考慮到綠化帶和道路的布局，確保道路的附屬物能夠發揮自己的功能。

（3）BIM技術的合理應用

隨著我國科學技術的不斷發展，計算機技術在工程設計領域取得了良好的應用效果。在城市道路和橋梁的設計,通過計算機技術的應用,工程項目可以被提煉,和相應的道路和橋梁結構模型的幫助下可以形成三維建筑模型,以提高設計結果的準確性和有效性。通過BIM 施工技術的應用，可以有效地分析路橋設計方案，及時發現設計方案中存在的問題，并采取有針對性的方法進行處理。通過應用計算機技術，可以快速計算出設計過程中的相關數據，提高設計效率和設計質量。在此期間，設計師應不斷加強信息化意識，提高對BIM技術的功能特點和利用價值的正確認識，對道路橋梁的設計過程進行可視化分析，獲得具有很大參考價值和利用價值的設計結果，從而為現代城市提供基礎。

3、海綿城市理念在城市道路橋梁設計中的具體應用

3.1 工程概況

某道路屬于是城市內的主干路，道路總長度為13.5k m，道路紅線的寬度設計為100m。該城市的徑流控制率以及設計標準可以參照下表1 中信息所示。

表1 年徑流總量控制率與設計雨量對照表

結合海綿城市的專項規劃方案來看，基于項目所在的降雨量的實際情況，確定出該城市的年度徑流總量控制率應該是61.5%，相應的其所對應的設計降雨量應該是19.4mm。

3.2 問題分析

城市市政道路相對集中，公共交通密度相對較高，雨水的滲透性相對較弱，促進了水資源的惡性循環。本該滲透到地面的雨水會被阻擋到地面上。，就會有城市洪水。當雨水的徑流超過路面的入滲，就會很大程度上影響城市的公共交通，造成嚴重的交通擁堵。因此，在設計市政道路時，要保證公共交通的正常運行，并利用雨水資源，減少雨水的徑流，確保不會有水資源的浪費。

3.3 實際應用

（1）將原綠化帶改造為排水系統。根據工程具體情況，排水系統主要分布在道路兩側，排水斷面寬度3.5m，排水溝深度控制在20-30cm 左右。排水系統需要設置一定的坡度。排水坡面應沿道路縱向布置，并沿直線設置兩個高點和兩個點，形成良好的出水口和進水口。排水系統中的生態草溝主要由沖沙、碎石和透水土組成。草坪溝里需要種植樹木和灌木，以保證綠化與城市形象的協調。利用道路的橫坡，在路緣處設置排水孔，將道路上的雨水排入生態草溝。為了保證草溝內雨水溢出的雨水量，排水管應敷設在礫石層內。此外，應在沿線最低點設置集水井。

（2）人行道采用透水混凝土澆注。為了提高雨水在路面上的入滲率，應在人行道上澆筑透水混凝土，以保證路面上的雨水能夠滲透到地下環境中。考慮到現階段的實際情況，越來越多的城市開始修建和使用透水人行道。在設計人行道時，應主要考慮透水路面的施工工藝?？刹捎猛杆炷翝仓访妫潘軕笤O在路面結構下部。本設計方案既能保證雨水順利滲透到地面，又能保證行人的安全。

（3）摒棄傳統的路牙，采用開放式路牙，保證道路徑流順利進入排水系統。這種設計可以避免地表水土流失，同時可以更好的收集雨水。因此，沿行車道每隔30米設置路肩。

（4）透水人行道上。市政道路路段設計為六板型，主要包括機動車車道、非機動車車道和人行道。自從機動車車道主要是滿足公共交通的需要,和使用效果的透水層巷道相對顯著,但在長期實踐的交付和使用房間,滲透效果開始下降,和后期的維護成本相對較高,因此本工程僅采用人行道上透水路面的施工方法。人行道的透水路面設計可參考下圖1 的信息。

圖1 人行道透水磚鋪裝結構圖

根據上圖所示內容，路面下部結構也設計為透水結構。如果只將人行道磚設計成透水的，而底層結構是不透水的，則無法達到理想的透水效果，也有一定的可能會產生相反的效果。

（5）凹形綠地排水系統設計。高速公路兩側的綠化帶和副帶均設計為凹形綠化結構。簡單來說，綠化帶的高程低于路面的高程。這種設計方法可以有效地保證水從道路區流向綠地帶。此外，還需要在綠化帶內設置雨水入口。下雨時，雨水會自動流進綠化帶。當大量的水聚集在綠化帶內時，會通過雨水出口流入主網，不僅可以有效的節約綠色灌溉用水，還可以有效的凈化地下水。根據本工程道路橫斷面圖，雨水流向如下：15.25m的機動車道-3.5m 的下凹式綠化帶-7m 的輔助機動車道-3m 的人行道-3m 的下凹式綠化帶，當積水匯入至綠化帶，且綠化帶內的積水升漲至一定標高以后，其會通過綠化帶內設置的雨水口匯入到雨水主管網中，經過處理以后排放至附近的流域。結合海綿城市標準要求來看，下凹式綠地的凹進部分的深度為15cm，應該明顯的低于機動車道路面大約15cm。除了上文中所提及內容外，還應該在路緣石的側向設置進水口、溢流井、擋水沿等附屬結構物，確保下凹式綠地的蓄水量滿足海綿城市的基本要求。在綠化帶兩側應該鋪設防滲土工布，避免綠化帶內的雨水滲出影響道路基層的質量。

3.4 應用效果

該項目內的下凹式綠地的總占地面積為153660m，有效儲蓄水資源的體積為23049m，透水磚鋪設面積為66165m。區域內的年徑流量控制率可達到76%，可以高效率地滿足海綿城市的管理要求。

結語：

綜上所述，城市道路橋梁設計需要遵循經濟、科學、實用和安全的基本原則，在實際設計過程中，應結合區域環境，采取最佳的設計方案，提升設計質量，延長道路橋梁的使用壽命。同時，在城市環保管理要求越來越嚴格的時代背景下，還應該基于海綿城市理念，將其融入到道路橋梁設計工作中去，提升道路橋梁設計的環保性。此外，隨著現代化設計理念的不斷更新，必將會有更多先進和科學的設計思路誕生，這就要求設計人員始終堅持創新理念，跟上時代發展趨勢，在滿足城市道路橋梁基本功能的基礎上，確保設計思路的先進性、科學性和經濟性。