工程地質(zhì)信息在橋梁設(shè)計中的應用分析

葉志峰

山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030012

根據(jù)統(tǒng)計，目前，計算機技術(shù)已經(jīng)在橋梁設(shè)計過程中被充分的利用了起來，雖然是這種情況，但是在橋梁設(shè)計所涉及的工程地質(zhì)信息還處于一個純粹的人工操作狀態(tài)，因此，橋梁設(shè)計效率被嚴重的制約，無法得到應有的提高。所以，從工程地質(zhì)信息在橋梁設(shè)計中的應用研究來看，工程地質(zhì)信息的智能化發(fā)展是必要的。那么如何才能更加充分并且有價值的利用各種信息資源來豐富工程地質(zhì)信息，最終在橋梁設(shè)計過程中達到最佳使用率，是橋梁設(shè)計中最大的需求和開發(fā)的目標，也是一個新的研究方向。

1 工程地質(zhì)、工程地質(zhì)信息以及橋梁設(shè)計的定義簡述

1.1 工程地質(zhì)

工程地質(zhì)是調(diào)查、研究、解決與人類活動及各類工程建筑有關(guān)的地質(zhì)問題的科學。隨著大規(guī)模工程建設(shè)的發(fā)展，其研究領(lǐng)域日益擴大，一些新的分支學科正在逐漸形成。

1.2 工程地質(zhì)信息

工程地質(zhì)信息是對橋梁項目所處位置的地質(zhì)情況的綜合描述，其主要參數(shù)包括：地形地貌特征描述、巖層特性參數(shù)、地震參數(shù)、水文特征等。這也是對橋梁所處的地質(zhì)環(huán)境的勘探概況。

1.3 橋梁設(shè)計

橋梁設(shè)計是土木工程專業(yè)的一個分支。交通運輸對橋梁的需求程度決定了橋梁工程的發(fā)展程度和速度。橋梁設(shè)計是對橋梁所承受的載重倍數(shù)、線路的坡度和曲線標準要求綜合概括和規(guī)劃，橋梁工程的建設(shè)，不僅僅是建成，其目的包括增大經(jīng)濟效益。

伴隨著祖國交通運輸業(yè)的迅速崛起，在橋梁的勘察與設(shè)計方面，現(xiàn)在比較注重跨度大或著橋型更為復雜的橋梁的建設(shè)。高速公路與鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，也將帶動橋梁工程的建設(shè)，這就使得橋梁設(shè)計的標準也被提高。在橋梁樣式設(shè)計方案中，應該大舉采用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論，可以借助電子計算機信息技術(shù)在一定程度上進行輔助，篩選出最優(yōu)設(shè)計方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，對橋梁整體受力進行的分析最好采用用空間理論，這種方式是可行的，在不久也將成為現(xiàn)實。橋梁極限狀態(tài)設(shè)計理論的基礎(chǔ)是概率統(tǒng)計理論，這種理論的實施體現(xiàn)在橋梁設(shè)計規(guī)范中，是橋梁工程的安全性能合理、科學的保證。橋梁美學作為時代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視。

2 橋梁設(shè)計對工程地質(zhì)信息的需求

2.1 工程地質(zhì)信息在橋梁設(shè)計中的必要性

橋梁設(shè)計通常被分為上部分和下部分兩部分。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括橋梁的梁部及以上構(gòu)件的外形設(shè)計和結(jié)構(gòu)受力分析等，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是橋墩臺和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計和受力分析。橋梁設(shè)計的上部結(jié)構(gòu)，其受力程度是受下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計的影響，換言之，下部結(jié)構(gòu)是橋梁最終受力的結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)也將直接影響上部結(jié)構(gòu)。同時，下部結(jié)構(gòu)作為橋梁最終受力的部分，合理設(shè)計其接觸結(jié)構(gòu)，對橋梁的整體設(shè)計將產(chǎn)生不可忽視的作用。眾所周知，地面之下的結(jié)構(gòu)一般被稱為基礎(chǔ)，正是因為基礎(chǔ)在地面之下，對基礎(chǔ)影響較大的原因就是地基土的巖性，主要影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的受力情況和承載力的大小，橋梁設(shè)計所設(shè)計到的工程地質(zhì)信息，其中首當其沖的基本屬性就是地基土的屬性，由此可見，工程地質(zhì)信息與橋梁設(shè)計的的重要聯(lián)系。

2.2 工程地質(zhì)信息的分類

根據(jù)工程地質(zhì)信息的來源，橋梁設(shè)計中所能涉及的工程地質(zhì)信息可以分為三類，即勘探信息、試驗信息、人工綜合信息。

1）勘探信息：即是通過各種手段、方法對地質(zhì)進行勘查、探測，確定合適的持力層，最終得出地質(zhì)信息，包括巖層名稱及性質(zhì)，持力層的承載力，水文信息等；

2）試驗信息：是指通過在實驗室使用各種化學試劑或者化驗手段對勘察鉆探取得的土壤樣品進行各種檢測，并等到巖土含水量、壓縮曲線、巖石抗壓力等各種參數(shù)信息；

3）人工綜合信息：看字面意思不難知道是通過專業(yè)設(shè)計人員的人工判斷和操作得到了工程地質(zhì)信息，主要包括工程地質(zhì)說明等內(nèi)容。

3 工程地質(zhì)信息在橋梁設(shè)計中的應用

工程地質(zhì)綜合信息包括五大內(nèi)容：工程地址總體信息、鉆孔信息、水質(zhì)信息、土工試驗信息、工程地質(zhì)縱斷面圖。這里將針對這五大內(nèi)容分析工程地質(zhì)信息在橋梁設(shè)計中的應用。

工程地質(zhì)總體信息是一個集合，也是對橋梁項目所在位置的地質(zhì)狀況的綜合描述。其中包括地形地貌、地層巖性特征、地層承載力統(tǒng)計、地震參數(shù)、水文特征。但是，在橋梁設(shè)計的過程中，工程地質(zhì)總體信息并不直接應用于設(shè)計，在技術(shù)人員得到這部分消息之后將整理吹一個大體概念，并針對工程地質(zhì)信息的內(nèi)容作出具體設(shè)計方案。

土工試驗信息所產(chǎn)生的一列數(shù)據(jù)直接關(guān)系到橋梁設(shè)計中設(shè)計參數(shù)的選取，重要數(shù)據(jù)包括土容重、液性指數(shù)、塑像指數(shù)、壓縮曲線等試驗圖表。這些重要數(shù)據(jù)也將是影響橋梁設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計的一大因素。根據(jù)研究，實驗數(shù)據(jù)單純的就是一個試樣結(jié)果的代表，并不能完整統(tǒng)一的反應一個底層的情況，必須對每個地層進行多次的綜合匯總、評價，才能作為地層設(shè)計的依據(jù)，因此，這并不能直接應用到橋梁設(shè)計當中。通過運用部分軟件對數(shù)據(jù)進行分類匯總等綜合處理，這樣才能直接運用到橋梁設(shè)計當中來。

地質(zhì)鉆孔這部分信息充分展現(xiàn)了基礎(chǔ)所在的地質(zhì)區(qū)域內(nèi)巖層、土質(zhì)、承載力等重要信息?？梢愿鶕?jù)這部分信息，在設(shè)計過程中推算橋梁設(shè)計所需要的各種基本參數(shù)，這部分信息是直接運用在橋梁設(shè)計中的。水文特性即水質(zhì)信息，主要反映的是對土壤中水分含量、水質(zhì)成分。其最終的結(jié)論討論的是對混凝土的侵蝕程度。這是在基礎(chǔ)設(shè)計的必須考慮的重要因素。

地質(zhì)縱斷面信息是橋梁設(shè)計中基礎(chǔ)設(shè)計需要參考的最直觀工程地質(zhì)信息，這也是作為專業(yè)技術(shù)人員在進行橋梁設(shè)計的過程中所必須了解并熟知的信息。橋梁設(shè)計中若能實現(xiàn)全智能化，這也將解決設(shè)計中的一大難題。

4 信息化、智能化的應用

橋梁設(shè)計的工作非常大，設(shè)計周期的控制重要因素之一二也是工作量的公職，工作質(zhì)量也將對整個項目設(shè)計產(chǎn)生重大影響，因此，一個更加智能、自動化的設(shè)計系統(tǒng)是非常必要的。開發(fā)相應的軟件應該工序簡短精煉、流程簡單利落，能在錄入工程地質(zhì)信息后自動完成各項參數(shù)的處理，這是必須具備的，最后實現(xiàn)參數(shù)的快速確認。同時接口良好，方便軟件升級和數(shù)據(jù)維護。

5 結(jié)論

工程地質(zhì)信息的智能化應用，提高了對橋梁設(shè)計過程新的要求，也具有重要的意義。當今社會橋梁設(shè)計發(fā)展速度之猛，那么生產(chǎn)效率和設(shè)計質(zhì)量就顯得尤為重要。若是工程地址信息能通過一些簡單易操作的計算機操作來實現(xiàn)綜合分析，對于橋梁設(shè)計將產(chǎn)生深遠而重大的劃時代意義。

[1].宋毓瀾，工程地質(zhì)信息在橋梁設(shè)計中的應用研究，鐵道標準設(shè)計[J]，2007(2).