1、1路桥设计中新技术应用的探讨摘要：随着我国交通事业的发展，路桥建设大规模兴起。为保证路桥工程项目的整体质量，做好路桥设计工作尤为重要，而各种新技术的相继产生也为路桥设计提供了强有力的技术支持，在保证路桥设计的精准性和合理性方面发挥了不可替代的作用。本文着重介绍了计算机新技术、GIS 技术和 GPS 技术在路桥设计中的应用，希望为设计者提供参考。 关键词：路桥设计；新技术应用；计算机；GIS；GPS Abstract: With the development of transport in China, the rise of large-scale road and bridge const
2、ruction. Is particularly important in order to ensure the overall quality of the road and bridge projects, good road and bridge design work, have produced a variety of new technologies for road and bridge design provides strong technical support, guarantee the precision and rationality of the road a
3、nd bridge design aspects play a an irreplaceable role. This article focuses on the new computer technology, GIS and GPS technology in road and bridge design, I hope to provide a reference for designers.Keywords: road and bridge design; application of new technologies; computer; GIS; the GPS 2中图分类号：
4、F224-39 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 一、计算机新技术在路桥设计中的应用 近几年随着科学技术飞速发展，计算机水平有了大幅提升。多媒体、网络、虚拟现实等计算机新技术得到了非常广泛的应用。这些新技术应用于路桥设计中，必将给路桥设计带来诸多的便利。 （一）计算机新技术概述 目前应用比较广泛的计算机新技术有人机交换技术，实时拖动技术，可视化技术等。人机交换技术是指计算机本身能够将声音、文字、图像等信息综合处理，并以其形象、方便的交互性，大大的使人机界面得到改观，从而使得使用程序更加容易。而实时拖动技术就是在造作中点设备直观的相对位移来表示某一自变量的变化数值，再致电
5、设备相应的连续拖动后随之产生的位移的同时，其他的有关因变量也即刻变化，且表现为由各变量共同确定的由可视化图形对应的平滑而连续的动态变形过程。可视化技术是将计算机自建立模型到结果的输出均采用图形的输出和输入的方式来实现，从而把工作人员从繁琐的数据当中解脱出来，将复杂的数据交给计算机去处理。 （二）计算机新技术在路桥设计中的具体应用 1.新技术在道路程序设计中的应用 在道路程序的设计中，利用实时拖动等技术，以实现路线与互通式立交的动态可视化设计与修改为核心，并可智能化地完成各种平、纵面接线计算，使用户完全摆脱以往路线和互通立交的设计中琐碎繁杂的具3体计算与绘图,而通过宏观的控制各参数与指标,直接在
6、 windows 图形界面下轻松完成项目的设计与修改。采用交互式定制的方法进行平、纵面设计与绘图。 （1）平面动态可视化设计与绘图 用户可在计算机屏幕上交互进行定线及修改设计,在动态拖动修改交点位置、曲线半径等参数的同时,可以实时监控其交点间距、转角、半径等技术参数。 （2）纵断面交互式动态拉坡与绘图 系统支持动态交互式拉坡与竖曲线设计。用户可适时修改变坡点的位置、标高、竖曲线半径等参数。 2.新技术在桥涵程序设计中的应用 （1）桥梁制图设计软件如桥梁通,这套软件具有桥梁下部计算、设计、制图功能,其界面可视化比较成功,使用者可以方便地通过人机交互方式进行设计,设计成果实时地体现在界面上。同时这
7、类软件几乎不要求使用者对计算机知识的掌握程度。 （2）桥梁结构分析软件象桥梁博士(Dr?Bridge) ,Dr?Bridge 系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。它寄托在 Windows 平台上,系统全部输入数据均采用标准界面人机交互进行。Dr?Bridge 系统由于重点在结构分析计算上,故能否做到简便、正确的进行结构简化及模拟成为软件成功与否的先决条件。由于可视化编程技术、人机交互技术、三维建模等新技术的应用,较好地解决了结构简化与输入问题。它具有强大的数据编辑和自动生成工具,使原始数据的输入更加明了和方便。 43.虚拟现实技术的应
8、用 虚拟现实,是近年来发展起来的一种尖端技术,它是通过在计算机中建立真实世界中的物体和设计中的虚拟物体模型及其他多维物体,模型建好后,用户可通过特制的头盔、手柄等传感器身临其境地去听、去看、去感受。虚拟现实技术可以说是提供了一种最直接、全面、有效认识现实空间和虚拟空间的途径,将来虚拟现实技术必将在路桥设计中引起一种新的革命。 二、GIS 技术在路桥设计中的应用 随着 GIS（地理信息系统）技术的发展，软件功能日趋多样化，其应用范围逐渐扩大到路桥设计领域，在一定程度上推动着路桥设计的发展。下面分析 GIS 若干功能在路桥设计中的应用。 （一）空间插值功能生成工程地质等值线 工程地质等值线图是一种
9、应用非常广的图形, 它是在二维平面上把一种空间分布现象中具有相同数值如土层厚度、基岩埋深等的离散点连接而成的图形。它是工程地质数据的图像化表达, 使人能够很好地看到工程地质数据变化的趋势, 直观地看到计算机模拟的结果, 因此是反映区域地质情况的重要图件之一。 （二）Voronoi 多边形在岩体类型分布图编制中的应用 自然界中, 广泛存在着相近相似原理, 即距离相近的事物比距离远的事物具有更大的相似性。在地质现象中, 这种思想也普遥得到了印证并反映在各类工程地质图件中, 比如由钻孔柱状图得到的工程地质剖面图, 以及绘制工程地质等值线如基岩埋深等值线等时, 采用的反距离权5插值, 离擂值点越近的样
10、本点赋予的权重越大, 均反映了这种原理。同样, 在编制岩体类型分布圈过程中, 当离散采样钻孔点有限时, 应用相近相似原理推断其他位置的岩体类型也是比较合理的。 Voronoi 多边形是根据已知点集对平面施行的一种分割, 又叫泰森多边形, 是荷兰气候学家提出的一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法即将所有相邻气象站连成三角形, 作这些三角形各边的垂直平分线, 于是每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。用这个多边形内所包含的一个唯一气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度。Voronoi 多边形的原理和特点表明, 其很好地反映了这种相近相似原理。因此在岩体类型分布
11、图的编制过程中, 采用Voronoi 思想是科学合理的。一些大型 GIS 软件, 如美国 ERSI 公司推出的 ArcGIS, 中国中地数码集团研发的 MAPGIS 等, 均可完成 Voronoi 多边形的剖分和分析。 三、GPS 技术在路桥设计中的应用 GPS（全球定位系统）可为用户提供精准的三维空间坐标、运动的物体三位速度以及标准时间，具有连续性、全球性、和全天候等特点。 （一）GPS 技术在道路设计中的应用 1.绘制大比例尺地形图 高等级公路选线多是在大比例尺(1：1000 或 1：2000)带状地形罔上进行。用传统方法测图，首先是要建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。这
12、种方法工作量大、速度慢、花费时间长。而用实时 GPS 动态测量可以克服这个缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一6两分钟，即可获得各点的坐标、高程。结合输入点的特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内即可用绘图软件成图。由于只需采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，因此大大降低了测图难度，既省时又省力，非常实用。 2.道路的横、纵断放样和土石方量计算 纵断放样时，先把需要放样的数据输入到电子手簿中(如：直线正负坡度值、竖曲线半径)，生成一个施工测设放样点文件，并储存起来，这样就可以到现场随时放样测设。 横断放样时，先确定出横断面形式(填、挖、半填半挖)，然后把横断面设计数据
13、输入电子手簿中（如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高)，生成一个施工测设放样点文件，储存起来，并随时可以到现场放样测设。同时软件可以帮助自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件。可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图。由于所用数据都是测绘地形图时所采集的，因此不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。而且必要时，可用动态 GPS 到现场检测复合。这与传统方法相比，既经济又实用。 （二）GPS 技术在桥梁设计中的应用 对于在江、河上修建的大跨径桥梁，采用传统光学仪器和全站仪来定位是比较困难的，GPS 在这方面发挥了一定的优势。因为 GPs
14、 采用的是空间三点后方距离交会法原理来定位，不受江面外界情况干扰，点与点之间不要求必须通视，二三分钟即可测 1 个点，简捷方便，精度高，大7大提高了作业效率。它的平面坐标定位精度在 510-6mm 左右。基线长度有几米到几十公里，这完全符合桥梁控制网的要求。 另外在隧道测量中 GPS 技术也具有广泛的应用前景，GPS 以其测量无需通视，从而减少了常规方法中间环节。因此，操作中速度快、精度高，经济和社会效益也非常明显。 结语 近些年我国的路桥建设取得了重大的成就，但与发达国家相比仍存在一定的差距，因此我国要在新技术领域多加以研究和应用，提高工作效率，提高生产产值和企业利润，降低工作成本，促进我国路桥建设事业的长远发展。 参考文献 1孟庆丽，张婷婷.计算机新技术在路桥设计中的应用J.黑龙江交通科技，2005.10 2黄国强，苏长勇.GPS 测量技术在公路工程中的应用J.中国新技术新产品，2010.12 3张庆文.浅谈 GPS 测量在路桥设计中的应用J.黑龙江科技信息，2009.12
