隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，路橋工程的建設(shè)速度和水平也飛速發(fā)展，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步與普及，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在路橋工程建設(shè)中也越來越重要，本文主要探討路橋設(shè)計(jì)中對(duì)新技術(shù)應(yīng)用。

　　《工程研究：跨學(xué)科視野中的工程》2009年創(chuàng)刊，是國(guó)內(nèi)外“跨學(xué)科工程研究”領(lǐng)域內(nèi)第一份綜合性學(xué)術(shù)刊物。以馬克思主義理論為指導(dǎo)，嚴(yán)格遵循黨和國(guó)家的各項(xiàng)方針政策，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，面向國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)和工程發(fā)展的實(shí)際。

　　一、計(jì)算機(jī)新技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　近幾年隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)水平有了大幅提升。多媒體、網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)等計(jì)算機(jī)新技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用。這些新技術(shù)應(yīng)用于路橋設(shè)計(jì)中，必將給路橋設(shè)計(jì)帶來諸多的便利。

　　(一)計(jì)算機(jī)新技術(shù)概述

　　目前應(yīng)用比較廣泛的計(jì)算機(jī)新技術(shù)有人—機(jī)交換技術(shù)，實(shí)時(shí)拖動(dòng)技術(shù)，可視化技術(shù)等。人—機(jī)交換技術(shù)是指計(jì)算機(jī)本身能夠?qū)⒙曇�、文字、圖像等信息綜合處理，并以其形象、方便的交互性，大大的使人機(jī)界面得到改觀，從而使得使用程序更加容易。而實(shí)時(shí)拖動(dòng)技術(shù)就是在造作中點(diǎn)設(shè)備直觀的相對(duì)位移來表示某一自變量的變化數(shù)值，再致電設(shè)備相應(yīng)的連續(xù)拖動(dòng)后隨之產(chǎn)生的位移的同時(shí)，其他的有關(guān)因變量也即刻變化，且表現(xiàn)為由各變量共同確定的由可視化圖形對(duì)應(yīng)的平滑而連續(xù)的動(dòng)態(tài)變形過程�？梢暬�技術(shù)是將計(jì)算機(jī)自建立模型到結(jié)果的輸出均采用圖形的輸出和輸入的方式來實(shí)現(xiàn)，從而把工作人員從繁瑣的數(shù)據(jù)當(dāng)中解脫出來，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)交給計(jì)算機(jī)去處理。

　　(二)計(jì)算機(jī)新技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

　　1.新技術(shù)在道路程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　在道路程序的設(shè)計(jì)中，利用實(shí)時(shí)拖動(dòng)等技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)路線與互通式立交的動(dòng)態(tài)可視化設(shè)計(jì)與修改為核心，并可智能化地完成各種平、縱面接線計(jì)算，使用戶完全擺脫以往路線和互通立交的設(shè)計(jì)中瑣碎繁雜的具體計(jì)算與繪圖,而通過宏觀的控制各參數(shù)與指標(biāo),直接在windows圖形界面下輕松完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與修改。采用交互式定制的方法進(jìn)行平、縱面設(shè)計(jì)與繪圖。

　　(1)平面動(dòng)態(tài)可視化設(shè)計(jì)與繪圖

　　用戶可在計(jì)算機(jī)屏幕上交互進(jìn)行定線及修改設(shè)計(jì),在動(dòng)態(tài)拖動(dòng)修改交點(diǎn)位置、曲線半徑等參數(shù)的同時(shí),可以實(shí)時(shí)監(jiān)控其交點(diǎn)間距、轉(zhuǎn)角、半徑等技術(shù)參數(shù)。

　　(2)縱斷面交互式動(dòng)態(tài)拉坡與繪圖

　　系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)交互式拉坡與豎曲線設(shè)計(jì)。用戶可適時(shí)修改變坡點(diǎn)的位置、標(biāo)高、豎曲線半徑等參數(shù)。

　　2.新技術(shù)在橋涵程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　(1)橋梁制圖設(shè)計(jì)軟件如橋梁通,這套軟件具有橋梁下部計(jì)算、設(shè)計(jì)、制圖功能,其界面可視化比較成功,使用者可以方便地通過人機(jī)交互方式進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)成果實(shí)時(shí)地體現(xiàn)在界面上。同時(shí)這類軟件幾乎不要求使用者對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的掌握程度。

　　(2)橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件象橋梁博士(Dr·Bridge) ,Dr·Bridge 系統(tǒng)是一個(gè)集可視化數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、結(jié)構(gòu)分析、打印為一體的綜合性橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工計(jì)算系統(tǒng)。它寄托在Windows平臺(tái)上,系統(tǒng)全部輸入數(shù)據(jù)均采用標(biāo)準(zhǔn)界面人機(jī)交互進(jìn)行。Dr·Bridge系統(tǒng)由于重點(diǎn)在結(jié)構(gòu)分析計(jì)算上,故能否做到簡(jiǎn)便、正確的進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化及模擬成為軟件成功與否的先決條件。由于可視化編程技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、三維建模等新技術(shù)的應(yīng)用,較好地解決了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化與輸入問題。它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯和自動(dòng)生成工具,使原始數(shù)據(jù)的輸入更加明了和方便。

　　3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

　　虛擬現(xiàn)實(shí),是近年來發(fā)展起來的一種尖端技術(shù),它是通過在計(jì)算機(jī)中建立真實(shí)世界中的物體和設(shè)計(jì)中的虛擬物體模型及其他多維物體,模型建好后,用戶可通過特制的頭盔、手柄等傳感器身臨其境地去聽、去看、去感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以說是提供了一種最直接、全面、有效認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間的途徑,將來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將在路橋設(shè)計(jì)中引起一種新的革命。

　　二、GIS技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　隨著GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)的發(fā)展，軟件功能日趨多樣化，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到路橋設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在一定程度上推動(dòng)著路橋設(shè)計(jì)的發(fā)展。下面分析GIS若干功能在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

　　(一)空間插值功能生成工程地質(zhì)等值線

　　工程地質(zhì)等值線圖是一種應(yīng)用非常廣的圖形, 它是在二維平面上把一種空間分布現(xiàn)象中具有相同數(shù)值如土層厚度、基巖埋深等的離散點(diǎn)連接而成的圖形。它是工程地質(zhì)數(shù)據(jù)的圖像化表達(dá), 使人能夠很好地看到工程地質(zhì)數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì), 直觀地看到計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果, 因此是反映區(qū)域地質(zhì)情況的重要圖件之一。

　　(二)Voronoi多邊形在巖體類型分布圖編制中的應(yīng)用

　　自然界中, 廣泛存在著相近相似原理, 即距離相近的事物比距離遠(yuǎn)的事物具有更大的相似性。在地質(zhì)現(xiàn)象中, 這種思想也普遙得到了印證并反映在各類工程地質(zhì)圖件中, 比如由鉆孔柱狀圖得到的工程地質(zhì)剖面圖, 以及繪制工程地質(zhì)等值線如基巖埋深等值線等時(shí), 采用的反距離權(quán)插值, 離擂值點(diǎn)越近的樣本點(diǎn)賦予的權(quán)重越大, 均反映了這種原理。同樣, 在編制巖體類型分布圈過程中, 當(dāng)離散采樣鉆孔點(diǎn)有限時(shí), 應(yīng)用相近相似原理推斷其他位置的巖體類型也是比較合理的。

　　Voronoi多邊形是根據(jù)已知點(diǎn)集對(duì)平面施行的一種分割, 又叫泰森多邊形, 是荷蘭氣候?qū)W家提出的一種根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來計(jì)算平均降雨量的方法即將所有相鄰氣象站連成三角形, 作這些三角形各邊的垂直平分線, 于是每個(gè)氣象站周圍的若干垂直平分線便圍成一個(gè)多邊形。用這個(gè)多邊形內(nèi)所包含的一個(gè)唯一氣象站的降雨強(qiáng)度來表示這個(gè)多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強(qiáng)度。Voronoi多邊形的原理和特點(diǎn)表明, 其很好地反映了這種相近相似原理。因此在巖體類型分布圖的編制過程中, 采用Voronoi思想是科學(xué)合理的。一些大型GIS軟件, 如美國(guó)ERSI公司推出的ArcGIS, 中國(guó)中地?cái)?shù)碼集團(tuán)研發(fā)的MAPGIS等, 均可完成Voronoi多邊形的剖分和分析。

　　三、GPS技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　GPS(全球定位系統(tǒng))可為用戶提供精準(zhǔn)的三維空間坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)的物體三位速度以及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，具有連續(xù)性、全球性、和全天候等特點(diǎn)。

　　(一)GPS技術(shù)在道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　1.繪制大比例尺地形圖

　　高等級(jí)公路選線多是在大比例尺(1：1000或1：2000)帶狀地形罔上進(jìn)行。用傳統(tǒng)方法測(cè)圖，首先是要建立控制點(diǎn)，然后進(jìn)行碎部測(cè)量，繪制成大比例尺地形圖。這種方法工作量大、速度慢、花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。而用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量可以克服這個(gè)缺點(diǎn)，只需在沿線每個(gè)碎部點(diǎn)上停留一兩分鐘，即可獲得各點(diǎn)的坐標(biāo)、高程。結(jié)合輸入點(diǎn)的特征編碼及屬性信息，構(gòu)成帶狀所有碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)，在室內(nèi)即可用繪圖軟件成圖。由于只需采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和輸入其屬性信息，而且采集速度快，因此大大降低了測(cè)圖難度，既省時(shí)又省力，非常實(shí)用。

　　2.道路的橫、縱斷放樣和土石方量計(jì)算

　　縱斷放樣時(shí)，先把需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中(如：直線正負(fù)坡度值、豎曲線半徑)，生成一個(gè)施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件，并儲(chǔ)存起來，這樣就可以到現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)放樣測(cè)設(shè)。

　　橫斷放樣時(shí)，先確定出橫斷面形式(填、挖、半填半挖)，然后把橫斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入電子手簿中(如邊坡坡度、路肩寬度、路幅寬度、超高、加寬、設(shè)計(jì)高)，生成一個(gè)施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件，儲(chǔ)存起來，并隨時(shí)可以到現(xiàn)場(chǎng)放樣測(cè)設(shè)。同時(shí)軟件可以幫助自動(dòng)與地面線銜接進(jìn)行“戴帽”工作，并利用“斷面法”進(jìn)行土方量計(jì)算。通過繪圖軟件�？衫L出沿線的縱斷面和各點(diǎn)的橫斷面圖。由于所用數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)所采集的，因此不需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量，大大減少了外業(yè)工作。而且必要時(shí)，可用動(dòng)態(tài)GPS到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)復(fù)合。這與傳統(tǒng)方法相比，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。

　　(二)GPS技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　對(duì)于在江、河上修建的大跨徑橋梁，采用傳統(tǒng)光學(xué)儀器和全站儀來定位是比較困難的，GPS在這方面發(fā)揮了一定的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镚Ps采用的是空間三點(diǎn)后方距離交會(huì)法原理來定位，不受江面外界情況干擾，點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求必須通視，二三分鐘即可測(cè)1個(gè)點(diǎn)，簡(jiǎn)捷方便，精度高，大大提高了作業(yè)效率。它的平面坐標(biāo)定位精度在5±10-6mm左右�；�線長(zhǎng)度有幾米到幾十公里，這完全符合橋梁控制網(wǎng)的要求。

　　另外在隧道測(cè)量中GPS技術(shù)也具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS以其測(cè)量無需通視，從而減少了常規(guī)方法中間環(huán)節(jié)。因此，操作中速度快、精度高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益也非常明顯。

　　結(jié)語

　　近些年我國(guó)的路橋建設(shè)取得了重大的成就，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定的差距，因此我國(guó)要在新技術(shù)領(lǐng)域多加以研究和應(yīng)用，提高工作效率，提高生產(chǎn)產(chǎn)值和企業(yè)利潤(rùn)，降低工作成本，促進(jìn)我國(guó)路橋建設(shè)事業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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