數(shù)字化橋梁設(shè)計(jì)理念在黃土高原地區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)

朱 俊，紀(jì)海龍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)

0 引言

橋梁設(shè)計(jì)在一個(gè)公路工程項(xiàng)目中占有十分重要的位置，橋梁設(shè)計(jì)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(jì)工作比較多，準(zhǔn)確率要求高。為此，各個(gè)設(shè)計(jì)院普遍引進(jìn)了橋梁CAD軟件以幫助設(shè)計(jì)人員提高橋梁設(shè)計(jì)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(dú)立構(gòu)件如蓋梁、墩臺(tái)等的出圖，各出圖模塊是相互獨(dú)立的。在原始資料更改時(shí)需要重新輸入數(shù)據(jù)，重新出圖。不能對(duì)整座橋相同構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行匯總，更不能對(duì)整條線上的同類橋進(jìn)行自動(dòng)化的批量設(shè)計(jì)。因此，這些橋梁CAD軟件只能是一個(gè)出圖的輔助工具，不能真正地適用于橋梁設(shè)計(jì)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(jì)期間，接觸并運(yùn)用橋梁大師軟件完成了十幾座大橋的初步設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)軟件所使用的面向工程、面向?qū)ο蟮臄?shù)字化橋梁設(shè)計(jì)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(jì)的每一個(gè)步驟中，許多值得借鑒和學(xué)習(xí)的地方整理成文以和各位設(shè)計(jì)人員交流。

1 太佳線設(shè)計(jì)實(shí)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(xiàng)目采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度采用80 km/h，路基寬度24.5 m，橋涵設(shè)計(jì)的汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)。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(xiàng)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(shí)為了減少高填路段，減少拆遷，保護(hù)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(jì)流程

本項(xiàng)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(jì)流程與設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路及習(xí)慣做法十分接近，很快就能熟練運(yùn)用，其具體流程如下。

(1)建立工程、編輯橋梁項(xiàng)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(xiàng)目資料的編輯。

(2)導(dǎo)入外業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)資料

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

(3)建立滿足全線或該部分路段所屬橋梁設(shè)計(jì)所需要的上、下部標(biāo)準(zhǔn)圖庫

在實(shí)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(jì)，手工設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)習(xí)慣相同，使用“橋梁大師”進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們首先也是定制上部標(biāo)準(zhǔn)圖和下部標(biāo)準(zhǔn)圖，有了標(biāo)準(zhǔn)圖后，系統(tǒng)在建立每座橋梁的設(shè)計(jì)模型時(shí)，就可以自動(dòng)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(dòng)套用合適的標(biāo)準(zhǔn)圖。

定制上部標(biāo)準(zhǔn)圖時(shí)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)圖。

下部標(biāo)準(zhǔn)圖實(shí)際上就是一張通用的一般構(gòu)造圖，創(chuàng)建時(shí)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)圖。我們以太佳線橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)圖實(shí)例如下。

(4)建立橋梁模型，套用合適的上、下部標(biāo)準(zhǔn)圖生成橋型布置圖。

以該工程中某座常規(guī)梁式橋?yàn)槔?，橋梁中心樁?hào)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(biāo)準(zhǔn)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(tái)為柱式臺(tái)，樁基礎(chǔ)。

建立橋梁模型時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)檢索標(biāo)準(zhǔn)圖庫，找到符合本橋要求的上部和下部標(biāo)準(zhǔn)圖，自動(dòng)套用標(biāo)準(zhǔn)圖中的設(shè)計(jì)參數(shù)，完成橋梁上部和下部的設(shè)計(jì)。在模型生成后，用戶可查看標(biāo)準(zhǔn)圖的套用情況，也可交互調(diào)整使之套用指定的標(biāo)準(zhǔn)圖，最后利用尺寸驅(qū)動(dòng)等操作，對(duì)基底標(biāo)高、基礎(chǔ)埋深、樁長等進(jìn)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(jì)所需圖紙已全部設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)據(jù)資料，上下部通用圖的數(shù)據(jù)導(dǎo)入以及各項(xiàng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性給設(shè)計(jì)及修改帶來了極大的便利，也減少了出錯(cuò)的幾率，同時(shí)極大的保證了設(shè)計(jì)風(fēng)格的一致性，從而提高設(shè)計(jì)和出圖質(zhì)量。

橋梁設(shè)計(jì)出圖是一項(xiàng)繁重的工作，但橋梁大師軟件“面向設(shè)計(jì)、面向橋梁、面向工程”的數(shù)字化設(shè)計(jì)思想使得橋梁的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量有較大幅度的提高，并減短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，對(duì)提高設(shè)計(jì)院的橋梁設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)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.

［3］彭衛(wèi)兵，周康，潘國帥.橋梁CAD設(shè)計(jì)軟件研究進(jìn)展與展望［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，(5)：99-103.