導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇設計技巧論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

引言

中國鋼結構橋梁的發展，近年來取得了驕人的成績，南京三橋、蘇通大橋、昂船洲大橋的建造，表明在大跨徑橋梁上鋼結構的優勢越來越明顯。橋梁是為滿通功能的建筑物，現代橋梁鋼結構由結構鋼加上單元經焊(栓)連接組成為復雜的受力系統，有明確的承載安全和服役耐久性要求。

一、鋼結構橋梁整體設計理念概述

鋼結構的特點是質量輕，強度高，并且具備其抗壓以及抗拉等相關優點，對于混凝土結構而言，其外觀更為直觀，強度等級更高。在我國，鋼結構橋梁應用十分廣泛。因為作為鋼結構的施工而言，其施工周期短。鋼結構橋梁主要應用在：①城市立交橋段，尤其是交通要道處，如果采用混凝土橋，必然增加施工周期，對于現場交通不能較好地維護。②大跨徑海、江、河橋梁（長江大橋、杭州灣大橋等），因為大跨徑的要求下，只能考慮鋼結構，因為如果采用混凝土結構，根本滿足不了大跨徑要求。

1.1鋼結構整體設計目標我國橋梁鋼結構的設計使用年限為100年，與國際標準(BS5400，EUROCODE)基本一致。完整性設計的目標是確保結構在使用年限內的可靠與安全。橋梁鋼結構的完整性設計由荷載、材料性能、結構細節構造、制造工藝、安裝方法、使用環境及維護方式等多種因素所確定。設計除對結構、構件連接及構造細節按常規考慮強度、剛度要求外，尚需對損傷與損傷容限、斷裂與抗斷裂作出評定。

1.2鋼結構損傷及損傷容限鋼結構從材料加工過程到服役期不可避免的會在內部和表面形成和發生微小缺陷，在一定外部因素(荷載、溫度、腐蝕等)作用下，這些缺陷不斷擴展與合并形成宏觀裂紋，導致材料和結構力學性能劣化。對橋梁鋼結構而言，完整性和損傷是相對應的，損傷程度將會對結構的完整性帶來影響，損傷極限則是結構的失效。而損傷容限是指鋼結構在規定的使用周期內抵抗由缺陷、裂紋或其他損傷而導致破壞的能力。損傷容限概念的使用是承認鋼結構在使用前存在有初始缺陷，但可通過結構完整性設計方法評判帶缺陷或損傷的鋼結構在服役期限內的安全性。

國內橋梁鋼結構因損傷導致局部破壞的實例近幾年時有發生，結構損傷構成了對橋梁安全與耐久最大的威脅。在引起設計者對焊接結構損傷、損傷擴展以及結構系統失效過程關注的同時，也引發了人們對如何保證橋梁鋼結構系統整體完整性的思考。

二、橋梁鋼結構整體設計策略

2.1橫向抗傾覆穩定設計鋼結構的橋梁普遍比較輕而且強度非常高，然而，在小半徑以及多車道設計時，其橫向抗傾覆是當前研究的熱點內容。早前的橋梁施工中，由于設計原因，導致在施工過程中或者橋梁使用過程中發生橋體傾覆。因為連續鋼梁的半徑比較小，所以相對而言，其跨度顯得較大，如果再加上橋面寬于鋼梁，這一必定顯得活載不是最優，弄不好橫梁外側支座受力增大，而內側支座出現不受力，這樣橫梁受力極其不均勻，發生梁體的傾覆。在設計過程中，通過合理的計算，來設計橫梁的偏心受力情況，這樣即可滿足橋梁的荷載要求，也能似的橋體均勻受力。在橫梁處采取灌砂措施，并在滿足規范的條件下，增加多車道時的橋梁整體穩定度。

2.2焊接結構完整性設計要點橋焊接結構的完整性設計是保障橋梁整體穩定性的重要因素，其焊接的接頭形式因受力的不同而各有差異，其接頭部位的應力作用導致了母材結構以及受力性能的不同，同時，在焊接過程中不能100%消除應力，焊接應力通常導致焊接接頭的變形，造成焊接接頭形成大量缺陷，不能滿足橋梁整體性設計要求。所以在橋梁整體設計中，必須考慮焊接接頭的設計，在滿足相干規范的前提下，必須做到：①因地制宜地選擇形式，并通過焊接性檢測要求來獲取靜力和疲勞等級，來決定焊縫相關形式。②在焊接設計中，必須詳細設計其關鍵細節，達到焊接中受力均勻，盡可能降低應力。③在設計中必須考慮焊接檢測相關要求，必須以無損檢測等相關控制指標來檢測焊縫質量。2.3加勁肋設置加勁肋是在支座或有集中荷載處，為保證構件局部穩定并傳遞集中力所設置的條狀加強件。加勁肋的設計，通常很多人都認為這方面是可有可無的，實際上必須通過設計計算才能決定是否加勁肋。加勁肋與否，是有腹板的h0/δ的值來決定。如果確定需要加勁肋，則優先考慮豎向加勁肋，并且其設置距離由腹板厚度以及相關剪應力來決定。當豎向加勁肋仍然不能滿足要求時，可設置水平加勁肋，水平加勁肋是豎向加勁肋的補充形式。加勁肋的設置是因為原有構件截面的不足而用來增強抵抗彎矩和剪力的，因為設置加勁肋可以縮小原構件截面大小，從而有效的降低用鋼量，壓縮成本，所以在工程中，一般設置在原有構件上起到增強抵抗彎矩和剪力的作用。

2.4鋼箱梁橫梁設計當橋梁主道設計過寬時，必須優化車道鋼結構寬箱梁，在設計中，重點滿足其豎向計算要求，對于橫梁的跨徑，需要從支座間雙懸臂簡支梁的計算中得知，在支座處可采取豎向加勁肋相關措施，當豎向加勁肋不能滿足要求時，考慮橫向加勁肋，其計算措施與縱向計算措施相仿。

2.5施工人孔的設置橋梁的整體設計中，其不可忽視的一環是人孔的設置，通常情況下，人孔是為了方便施工，在橋梁箱梁頂板和腹板上開設。頂板施工人孔的具置可設置在1.5跨徑處，而腹板的施工人孔的具置必須設置在應力相對薄弱的地方，比如簡支梁，其腹板施工人孔可設置在跨中，而連續梁，必須精確計算剪力，選取剪力最小處。有時候人孔的設計不止一個，不能將所有人孔分布在相同斷面，采取錯開設置。當應力較大的地方必須加設施工人孔，必須采取加強措施。

2.6結構內力計算結構內力計算是以邊孔采用單懸臂，中孔采用簡支掛梁作為結構的計算模式。將橋梁縱向劃分為多個單元，并對每個單元截面進行編號，然后進行項目原始數據輸入。輸入的數據信息有：項目總體信息、單元特征信息、預應力鋼束信息、施工階段和使用階段信息。按全預應力構件對全橋結構安全性進行驗算，計算的內容包括預應力、收縮徐變及活載計算。橋臺處滑動設支座，橋墩處設固定支座，碇梁與掛梁間存在主從約束，掛梁一端設置固定支座，另一端設滑動支座。牛腿計算是對預先設計好的牛腿尺寸和配筋分4個步驟進行驗算：①牛腿的截面內力。求出截面內力后對各種危險截面進行強度校核；②豎截面驗算。按偏心受壓桿件驗算抗彎和抗剪強度或按受彎桿件驗算強度；③最弱斜截面驗算。求得最弱斜截面位置后，按偏心受拉構件驗算此斜截面的強度；④45°斜截面的抗拉驗算。:

三、結語

我國基礎建設的加快，帶動了橋梁技術的長足發展，在當前形勢下，橋梁鋼結構的整體應用也十分廣泛，主要是在設計過程中的優化，才能確保橋梁鋼結構的整體性、穩定性。必須從整體性角度出發，全面分析橋梁受力情況，加強焊接形式的優化設計，才能保障橋梁鋼結構的整體質量。

參考文獻：

篇2

在城市河道綜合治理中，河道景觀設計是一個重要方面。河道景觀是城市的重要基礎設施，不僅發揮著防汛、排澇、航運等功能，還承擔著城市旅游、市民休閑、美化城市等功能。但往往在規劃設計中只注重河道功能的設計要求，而對景觀設計把握不夠。因此如何合理運用設計方法進行河道景觀規劃設計，使河道真正構成城市的一道亮麗風景線，是我們當前重要思考的問題。

一、當前城市河道景觀設計中存在的問題

(1)自然景物：如水面的波紋、岸旁的蘆葦、河岸上的樹木、浮動的漁舟、閑適的小鳥、和煦的陽光等，有樹、草、魚、鳥及水、土、石等自然景物的河流景觀，才能稱其為真正的河道景觀，如何保存、修復這些景觀，留后世以豐富的自然環境是河道景觀設計面臨的一個重要的課題。

(2)人造景物：目前我國大多數的河流景觀設計往往側重于構成景觀的“硬質景觀”(如堤防、護岸、沿河的建筑、橋梁等景觀構筑)，而忽視了綠地林蔭一類的“軟質景觀”的規劃設計，而軟質景觀卻更適合大眾所需要的充滿生活氣息的環境。如何減少“硬質景觀”，增加“軟質景觀”是目前河道景觀設計中要解決的又一重大問題。

(3)人與文化：城市河道景觀效果不僅僅是物質景觀，還應當包含有人文景觀，真正意義上的景觀設計是為人服務的，人的活動又是圍繞著安全性、自然性、生態性、觀賞性、親水性、文化性來開展的。我們在景觀設計中往往忽視了人們的這些喜好。另外與河流有關的歷史文化也將成為景觀設計亮點，吸引眾人的眼球。

二、解決問題的方法

2.1設計理念

(1)要堅持人水和諧的理念。每一個城市都有一定的文化積淀，充分利用水文化特色，是城市河道景觀建設的重要部分。要十分注重保留河道兩岸的文物建筑和有形無形的水文化典故的挖掘，既要保存歷史遺留的文化設施，又要將歷史流傳的水文化典故進行有形化的構思；同時還要創造現代水文化特色，構筑城市河道文化景觀。在具體設計城市河道景觀時要充分運用景觀的植物群種結構，利用空間手法形成富有個性的綠化景觀。綠化樹種應盡量利用鄉土樹種和特色樹種，注意展現層次變化、質感變化、色彩變化、季相變化、圖案變化等，以適應城市氣候環境和城市特點。

(2)要堅持協調持續發展的理念。“水是人類文明的一面鏡子”，這話十分深刻。在現代社會，由于人與水關系的變化，水文化也在不斷地變化，在現代的河道景觀設計中應當體現歷史水文化與現代水文化的結合，既要注意保存歷史遺留的優秀水文化，又要創造現代的水文化。如在河岸建設高技術手段的水上娛樂設施、大型噴泉、水文化展覽館、現代雕塑等。因此除注重河道景觀與綠化有機結合，體現水鄉景觀特色外，應將綠化與名人活動、歷史事件、古代文化遺跡及古樹名木結合好。首先要保存和恢復兩岸遺留文化，重造歷史風貌。其次是要謹防城市河道景觀片面化，要注重自然與社會環境的統一，實現設計與自然有機的融合，恰如其分的“錦上添花”。

2.2設計原則

在河道景觀設計中，要將景觀生態學的思想融入到環境設計當中，模擬自然河道，保護生物多樣性。促進自然循環，構架城市生態走廊，實現人與自然的對話，將自然生態作為植物設計的首要元素，并同周圍的人文環境充分結合，打造成一幅詩情畫意的河道景觀畫卷。在具體設計中應當堅持以下3項原則。

2.2.1多樣性的原則

自然界本身是豐富多彩的，這種豐富多彩表現之一就是植物種類的多姿，而多種植物之間還存在著相互制約的關系，只有這種制約相對平衡，個體或群體植物才能協調共生，形成有序的體系。

2.2.2師法自然的原則

人工的模擬自然群落能夠形成適宜植物生長的生態環境，從而使組成環境的各要素相互和諧、相互促進，充分發揮自然界中植物的自然調節能力，保持生態的相對平衡。同時好的生態環境又能夠吸引各種生物到此棲息生長，為鳥類、昆蟲等生物提供了良好的棲居環境，使景觀更具自然特征和生命力。

作為河道景觀，沿岸應該有統一的綠化背景貫穿全線，形成一定的規模氣勢，形成“線”；同時結合硬質景觀的主題進行不同的景點配置，在游人停留部位采用造型優美、色彩醒目的植物品種，給人以生理和心理的滿足，達到觸景生情的境界，形成“點”；選用幾種較有特色的種植形式在全線呈塊狀分布形成“面”。如此點線面相結合，形成獨具特色的綠化景觀。

2.3對城市河道景觀設計中存在問題的解決辦法

在城市河道景觀設計中要結合河道空間的美學特點和游覽者的視覺特性，充分考慮到現代條件下速度因素對景觀形式、景觀尺度等的影響，進行科學、合理的設計，使河道景觀成為優美、親切、宜人且富有活力的休閑娛樂場所。在設計河道景觀綠化時要注意把握以下3個方面：

2.3.1河道沿岸平縱面線形的把握

鑒于人們在游覽河道時看到的往往是動態的風景而不是靜止的畫面。因此，在設計河道景觀時應充分考慮已有的自然條件，順著自然地形以避免由于修建景觀而破壞沿岸的生態環境。設計中可以通過巧妙運用曲線元素將外部景觀引入河道環境、通過地形起伏條件布設富于變化的線形以區別于其他地區。

2.3.2環境色彩搭配的把握

恰當地把握河道景觀與周圍建筑以及人們的心理反映之間的搭配和協調至關重要。

當河道位于繁華街區時，根據兩側建筑不同的風格、可用立面設計、裝飾手法，形成變化豐富的河道景觀。這種變化往往會顯得龐雜與凌亂，這時可以通過植物造景對道路賦予較為統一的色彩基調——綠色，在這些建筑之間起協調的作用。除此之外的河道景觀色彩則不宜豐富，否則有畫蛇添足之嫌。而對位于色彩相對單一的老城區附近的河路，由于人口密度與建筑密度過大。造成了人們休憩、綠化的空間日益縮小，人們迫切要求改善生活環境，可以進行多種形式的空間立體綠化，提高綠視率，彌補局部地區平面綠化的不足，為人們提供與水對話、寧靜、趣味的場景。

篇3

當今的企業競爭日趨白熱化，而市場開發又站在了風口浪尖；一個企業經營的好壞，首先從市場開發的力度和市場占有的份額便可“窺一斑而知全豹”！

在工程開發任務當中，招投標里的施工組織設計又占有相當重要的位置。它是投標書的重要組成部分，是為獲取工程承包權而編制的，它的主要作用不是用于指導施工，而是在以下兩個方面：一是論證作用；二是承諾和要約作用。

一、施工組織設計的創新

在今天開發任務緊張而又繁重的同時，各種制度、規定卻越來越完善，越來越苛刻，在編寫施工組織設計當中，一個小小的錯誤可能導致廢標或者中標后巨大的經濟損失。

因此編寫施工組織設計以前必須完成的幾項重要工作：現場考察、材料調查和圖紙學習。

1.寫施工組織設計可靠的依據，提高真實可靠性。

2.新技術、新工藝在本次工程中的合理運用。

3.沒有調查就沒有發言權，這是信息收集的重要渠道。

二、公路工程施工組織設計編制所存在的一些問題

1.由于規范及范本對施工組織設計的編制只是建議書類型，而業主在招投標過程中對編寫施工組織設計的格式要求又各不相同，再加上編制施工組織設計人員的水平參差不齊，使得施工組織設計在格式和內容上，深度和廣度上千姿百態，極其混亂，嚴重制約著施工組織設計作用的發揮。

2.編制的施工組織設計只是單純側重技術管理制度以及各種施工方案、方法的堆砌，它主要追求施工效益而很少考慮管理效益，對中標后的各種管理保證措施只是單純套用格式，簡單幾條敷衍了事，以至在實施過程中不講成本，盲目追求經濟效益的目標。

3.編制中對所積累的施工技術資源不能有效、充分的應用，對早已有的成功經驗不進行借鑒，所編制的內容缺乏新技術、新工藝，沒有起到提高效率、降低資源消耗的作用；編制中只是對技術規范進行照抄，而未對具體工程的特點進行有針對性的規劃和設計，沒有起到指導施工的作用。

4.編制的施工組織設計必須對每個工程逐個進行編寫，以適應不同工程的特點，但不同編制人員對同類型的施工工藝在進行編制工作的同時，作了大量不必要的重復勞動，降低了工作效率。

5.編制的施工組織設計只是簡單的剪貼,各相關內容的堆砌,經常是設計與實施分離，不能充分利用計算機極其網絡系統對其進行優化組合,同時更缺乏新技術、新工藝等的詳細論述和編制，以至造成施工組織設計只是個形式，沒有真正起到指導施工的作用。

6.編制的施工組織設計為了迎合業主及招標文件的要求，把企業最好的或者全部的都編寫上去，結果中標后人員或者設備不能到場而受罰；一定要根據實際情況來挖掘企業資源，來滿足投標要求。

三、提高公路施工組織設計的智能化編制，以及計算機及其網絡在施工組織設計中的應用

首先，具有市場競爭力的施工組織設計應由核心部分和骨架部分組成，核心部分必須根據該工程特點，結合自己的實際情況，編制出施工組織設計的閃亮點，特別是關于新技術、新工藝的內容；骨架部分由工程概況、施工、質量保證等構成，寫出它的輕重緩急來，從而賦予它生命活力和競爭力。

1.可以加快編制速度，提高編制質量，有利于及時修改。

2.可以優化、檢查、控制施工組織設計的編寫。

3.可以及時獲取、處理和利用各種有用信息。

具體實施辦法如下：

（1）運用系統的觀念和方法，建立施工組織設計編制工作的標準。工程管理部門對建筑工程中的項目施工組織設計進行收集，經過分析和歸納，整理并，則能使先進的施工組織設計更具效益，減少編制人員重復勞動，而且能推廣先進經驗。

（2）施工組織設計的內容就是根據不同工程的特點和要求，根據現有的和可能創造的施工條件切實出發，決定各種生產要素的結合方式。

（3）施工組織設計內容應簡明扼要，突出目標，結合實際、滿足招標文件的需要，要具有競爭力，體現企業的勢力和信譽。

（4）實行施工組織設計的模塊化編制，更多的運用現代化信息技術，選擇以前投標中施工方案作為大框架模塊，以便進行積累、分組、避免重復應用，通過各個模塊的優化組合，減少無效勞動。

（5）努力貫徹國家質量管理體系標準，走質量效益型發展道路，建立并完善科學的、規范的體系。逐項地編制質量保證計劃，與施工組織設計工作同時進行，并努力使二者有機結合起來。

（6）施工組織設計應擴大深度和范圍，對設計圖紙的合理性和經濟性做出評估，實現設計和施工的一體化，擴大技術積累，加快技術轉化，使新的技術成果在施工組織設計中得到應用。

四、結束語

從以上論述我們可以看到，公路工程項目施工組織設計規范化是當前公路建設項目管理工作中迫切需要解決的問題。通過規范化，使施工組織設計和施工項目管理規劃能有序、有章可循地進行，能真正起到指導施工全過程各項施工活動的作用，從而取得最佳的社會效應，而不是為了應付發包人和監理工程師的監督。

參考文獻：

篇4

受地形、土質、氣候狀況的影響,某些地區極易成為雷擊的多發區,所以在輸電線路設計時必須避開這些地區,降低雷擊概率。通常情況下,雷擊區包括以下幾個類型地段:(1)地下富含導電性礦藏的地區,以及地下水位較高的地區;(2)土質電阻率低的地區,以及土質電阻率發生驟變的地區,如田地、土壤、巖石等擁有不同類型地貌的地區和山坡斷層帶、交接地帶、山谷地帶等;(3)順風的河谷地帶和山區的風口等雷暴走廊區;(4)周圍布滿山丘的濕潤盆地,如包圍著湖、水塘、沼澤、水庫、樹林的地區;5.土質條件較好、植被覆蓋良好的山丘頂部區域以及向陽面區域。

搭設避雷線

避雷線是當前使用最為廣泛的防雷技術,具有防雷效率高、分流、耦合、屏蔽等作用。分流作用是指避雷線能夠減少鐵塔的雷電流,以使塔頂的電位降低,減輕雷擊破壞程度;耦合作用是指通過耦合導線降低輸電線路中絕緣子的電壓;屏蔽作用是指直接降低雷擊后產生的感應過電壓。應當根據輸電線路的電壓級別選擇避雷線,20kV的輸電線路不需要裝設避雷線,200kV以上的輸電線路需要全程搭設避雷線,500kV的高壓線應當搭設兩個避雷線,以提高避雷線的屏蔽功能。為了提高避雷線的保護能力,應確保每個鐵塔區的避雷線能夠接地,并保證兩個避雷線之間設置一個間隙。當前,我國在設計高壓和超高壓輸電線路時通常搭設絕緣避雷線,以降低功率損耗。

安裝線路避雷器

避雷器是在避雷線基礎上施加的一種防雷措施,以徹底防止絕緣導線上產生過電壓。當雷擊產生的電壓過大時,避雷器通過利用低阻抗的通路將雷電流泄于地面,以保證輸電線路電壓在安全的范圍內。在安設避雷器時,可選擇如下類型的鐵塔:環境惡劣的山區線路中的鐵塔、跨越大的鐵塔、水電站和升壓站等出口線路處接地電阻較大的鐵塔、出現過閃絡的鐵塔等。

架設耦合地線

在無法實現降低接地電阻的情況下,可在導線的周圍或下方敷設一條底線,以使雷電流可以分流,降低絕緣子串兩端的感應程度,減小反擊電壓間的分量。通過架設耦合地線,能夠降低雷擊時電力系統的跳閘率。

降低鐵塔接地電阻

當合理匹配塔腳電阻和避雷線時,可以實現降壓的功能。針對小于65kV大于40kV的輸電線路不需要增設避雷線,但是必須做好鐵塔接地措施。降低鐵塔接地電阻的主要方法包括以下幾種:(1)對于規模較小、較為集中的接地網,應當使用接地電阻降阻劑。在接地極四周鋪設降阻劑,增大接地的面積,以降低鐵塔與地面的電阻。由于此種方法具備較好的導電性能,所以應當將該方法推廣使用;(2)爆破接地技術。該技術的運用方式是利用爆破來制造破裂,而后將電阻率低的材料通過壓力機的作用導入到裂縫中,從而增強土壤的導電性能;(3)加大水平接地體的長度,由于電感效用與水平接地體的長度成正比關系,當接地體的長度達到55m時,其電阻率為500,當長度達到80m時,其電阻率為2000,所以當接地體達到一定長度后,沖擊系數會逐步穩定,不再有所下降。

安裝自動重合閘裝置

篇5

在選擇道路橋梁設計方案之后，就要對設計方案的關鍵問題進行具體分析，其主要內容包括兩方面，一是道路橋梁的質量，即道路橋梁的堅固性和耐久性；另一方面是道路橋梁的美觀性。道路橋梁設計中的質量問題確保道路橋梁設計中出現質量問題，首先應對各施工階段實施有效的監管，尤其是各種材料質量是否符合標準應嚴格把關，在此基礎上開展工作。道路橋梁設計的加固性①地基的加固，即應在項目施工之前，對施工地點進行詳細的地質勘查，然后根據地質狀況以及施工需求，結合實際做出較科學和合理的設計圖，尤其應注重地基易發生不均勻沉降的區域，并在設計中明確針對性地處理措施。②裂縫的加固，即對路橋面的設計應嚴格把關，在具體的施工中，設計應要求施工所用車輛的載重，以免因為過度碾壓而出現裂縫。另外，針對已經出現的裂縫，要聯合公司管理層，查出導致裂縫產生的真正原因，進而實施相應的修補。③伸縮縫的加固，比如梁端頭局部破損的情況，應在設計時給予特殊的重視，在保證施工用料的質量以及施工方法的正確性的基礎上，結合當地的氣象天氣針對性地設計符合實際的伸縮縫結構。道路橋梁設計的耐久性目前，我國道路和橋梁設計中，對于路橋耐久性設計并沒有實際的效果，只存在概念性范疇，這不但是一些道路橋梁工程出現事故的主要原因之一，而且從綜合經濟的角度看，其也是十分不合理的。從對當前反映的道路橋梁耐久性差來看，其主要表現在水泥選用不合理，混凝土配合比不對，維護保養不當以及預應力施加不合理等現象。由此可見，施工質量以及施工質量管理是導致道路橋梁耐久度無法達到預期目標的重要原因，因此，為了能使道路橋梁達到預期的使用壽命，必須嚴格監控施工質量。雖然，這些缺陷在短期不會對道路和橋梁造成明顯影響，但是從長期來看，其后果是非常嚴重的。因此，各施工隊有必要設置專業的質量監督部門。影響道路橋梁耐久度的因素很多，比如，結構整體性和延性不足，冗余性小；計算圖式和受力路線不明確，以至于局部受力過大；混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄這些都是降低道路橋梁結構耐久性降低的因素，嚴重影響了其安全性。因此，在設計上應在滿足經濟合理、結構可行的基礎上，保證材料質量合格、保證施工操作規范、保證結構整體協調統一，進而使道路橋梁實現長久安全。道路橋梁設計的美觀性目前，中國道路橋梁建設已經日趨成熟，各種高難度作業工藝技術已經獲得突破，與此同時，隨著投資方對工程審美要求的不斷提高，施工公司在保證質量的前提下，亦開始追求道路橋梁的美觀性。對于道路橋梁的美觀性一般工程公司都會參照周圍建筑的建筑風格，力圖融入整個建筑的大環境的前提下，成為新的標志性建筑。當然，在追求道路橋梁美觀的同時，切不可以影響質量為代價，因小失大。

道路橋梁設計應考慮維護的可行性

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在設計中，運用了橋梁設計軟件Midas建立橋梁模型，并對橋梁恒載、活載及徐變內力進行分析計算，得出預應力鋼束的預估值。最后對主梁的應力、變形等進行驗算。經分析比較及驗算表明該設計計算方法正確，內力分布合理，符合設計任務的要求

關鍵詞 橋梁設計; 預應力混凝土; 箱梁; 變截面連續梁 ;Midas橋梁模型

Abstract: The design is based on the requirements of the design task and "Highway Bridge Regulation". The design of the bridge is carried out in the eight-character principle of "safety, pratically, economically and aeshetic" by comparing and choosing the best one. The first program is continous prestressed concrete grider bridge, the second one the beam combination of arch bridge,and the third one is the suspension bridge.Accdoding to the above principles and construction factors, the prestressed conous bridge is chosen to the ultimate.

The continous prestressed concrete girder bridge is divided into three inters, (30m+50m+30m), with the main span of 50m, and 30m-symmetry one. Prestressed concrete box grider is used as the main beam; the beam depth in the mid-span is 1.5m, while at the support bearing it is 2.8m.The sectional depth is changed in the form of parabolic.The net width of the deck is 7+2x1.5m,and the design load is for the highway-I.

In the design, the bridge design software MIDAS is used to get the calculation model. By analyzing and computing the dead load, live load and internal force, the estimated value of the prestressed strand is got. Finally, checking calculation is carried out to the stress and deformation of the main beam. The results of the analysis and checking calculation show that the design calculation method is correct , and the internal force distribution is reasonable to the design task.

Key words: bridge design; prestressed concrete; box-girder; non-uniform continuous beam; MIDAS bridge model

目 錄設計原始資料…………………………………………………………………………….1

第一章 方案比選 ………………………………………………………………………2

第二章 上部結構形式及尺寸擬定 …………………………………………………5

一．主跨徑的擬定 …………………………………………………………………… 5

二．順橋向梁的尺寸擬定 …………………………………………………………… 5

三．橫橋向的尺寸擬定 ……………………………………………………………… 5

四．橋面鋪裝 ………………………………………………………………………… 6

五．本橋主要材料 …………………………………………………………………… 6

第三章 橋面板的計算 …………………………………………………………………8

一．橋面板的設計彎矩 ……………………………………………………………… 8

二．懸臂板的內力計算……………………………………………………………… 11

三．橋面板的配筋…………………………………………………………………… 12

第四章 主梁內力計算…………………………………………………………………14

一．全橋節段的劃分………………………………………………………………… 14

二．恒載活載內力計算……………………………………………………………… 17

第五章 主梁配筋計算…………………………………………………………………32

一．預應力筋的估算原理…………………………………………………………… 32

二．預應力筋的估算………………………………………………………………… 34

三．預應力筋布置…………………………………………………………………… 38

四．非預應力鋼筋截面積估算及布置……………………………………………… 45

第六章 截面承載能力極限狀態計算………………………………………………47

一．正截面承載力計算……………………………………………………………… 47

二．斜截面承載力計算……………………………………………………………… 47

第七章 鋼束預應力損失計算……………………………………………………… 50

第八章 應力驗算………………………………………………………………………… 56

一．短暫狀況的正應力驗算………………………………………………………… 56

二．持久狀況的正應力驗算………………………………………………………… 57

第九章 抗裂性驗算……………………………………………………………………… 59

一．正截面抗裂性…………………………………………………………………… 59

二．斜截面抗裂性…………………………………………………………………… 61

第十章 主梁變形計算…………………………………………………………………… 62

參考文獻 ………………………………………………………………………………… 63

英文翻譯 ………………………………………………………………………………… 64

致謝 ……………………………………………………………………………………… 90

致 謝 首先感謝何建老師在此次畢業設計中認真輔導了我設計的每一個環節，何建老師對待學生認真負責、和藹耐心的態度和對待工作一絲不茍的作風給我留下了深刻的印象，為我今后的學習工作樹立了榜樣。此外還有學多老師給予了耐心的指導和點拔，令我受益匪淺。在此對各位老師的敬業表示真摯的感謝。

通過這次畢業設計，我比較系統的串連了我大學本科四年所學的知識，深感我們這門專業系統的博大精深，覺得自己存在的差距還很大。但是，在這炎炎夏日工作的幾十天，我的收獲也是很大的。在畢業設計的反復修改，一遍一遍的看書，和同學一次又一次的討論，一次又一次的請教老師的過程中，通過集中的畢業設計和專業系統的培養，我提高了自己綜合運用所學的基礎理論，基本知識和基本技能，分析解決問題的能力。在老師的指導下，通過獨立系統的完成一個工程項目的設計，比較具體的了解了一個工程設計的全過程，鞏固已學課程的基礎上，培養了自己考慮問題，分析問題，解決問題的能力，同時接觸到和掌握一些新的專業知識和技能。這次畢業設計為自己提供了一次很好的實踐機會，為我將來的學習工作做了很好的鋪墊，是我人生中很重要的一次經歷。

最后，感謝學院的領導和老師在百忙之中為我們細心指導設計，我衷心的感謝各位老師！

南華大學船山學院本科生畢業設計（論文）開題報告 設計（論文）題目 寶石路5號橋 設計（論文）題目來源 設計（論文）題目類型　 起止時間 2008.12.1~2008.12.12 一、設計（論文）依據及研究意義：

橋梁的形式可考慮連續梁橋、梁拱組合橋和斜拉橋。對此三種橋型作比較，從安全、適用、經濟、美觀等方面比選，最終確定橋梁形式。

二、設計（論文）主要研究的內容、預期目標：（技術方案、路線）

本橋的設計是根據設計任務書的要求和《公路橋規》的規定，本著“安全、實用、經濟、美觀”的八字原則，提出了三種不同的橋型方案進行比較和選擇。方案一為預應力混凝土連續梁橋，方案二為梁拱組合體系橋，方案三為懸索橋。經由以上原則以及設計施工等諸多方面考慮后，確定預應力混凝土連續梁橋為最終設計方案。

三、設計（論文）的研究重點及難點

計算量大，工程量大，繪制上部結構的一般構造圖、鋼筋構造圖及施工示意圖很復雜

四、進行設計（論文）所需條件：

《結構設計原理》土木工程專業畢業設計指南—橋梁工程分冊

《預應力混凝土連續梁橋設計》 《橋梁工程》 《基礎工程》 《橋涵水文》 《橋梁計算示例集》《橋梁上部結構計算示例（二）》

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2山區公路橋梁與其他建設工程的關系

2.1山區公路橋梁與隧道的關系

山區地形多變，地質復雜，水文特征多變，地面溝壑很多，并且坡度很陡，時而也會有泥石流等地質災害發生。山區公路受以上條件影響橫坡較陡，易受山谷水流沖刷，在U型山谷必須轉彎。山區公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流，在U型山谷轉彎所做的必要措施，也是最好的解決辦法，被稱為“兩橋一遂”方案，設計這種方案需要橋梁和隧道緊密結合。在地形平緩，變化不大的地質條件下可以調整橋臺側墻的高度和長度完成連接，對于地形復雜，隧道明洞無法延伸的情況下，需要增添樁柱式臺以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對接。

2.2山區公路橋梁建設與路基的關系

山區公路要適應地形多變環境，需使用錯臺路基（兩端路基不等高）。但是錯臺路基在需設置轉向車道時，很難運用到施工中。由于兩端路基不等高需設計半幅橋來進行銜接。當路基一側要求填土的高度15m左右時，必須綜合考慮地質、水文等條件，把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進行比對，來決定最合理的方案。

3山區公路橋梁設計要點

公路橋梁是交通運輸領域中不可或缺的重要部分，隨著人們生活水平的提高，公路橋梁的設計和管理也應該提高，有一個好的施工質量對公路橋梁的使用和維護起著非常大的作用。山區公路特點地形起伏，地質復雜。山區路線布置的平面、縱向、橫向三個方面都被限制，對于山區公路橋梁的設計，考慮到山區的特點，從上部結構設計、下部結構設計來說明。

3.1山區公路橋梁上部結構設計

山區公路橋梁多采用施工容易，造價低廉的標準化，預制裝配化結構，而大跨徑橋梁方案比較少。山區公路橋梁常采用標準化、裝配化橋梁，標準化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當跨徑小于30m時，有三種構造分別是空心板、小箱梁、T梁。當跨徑為40m、50m時，由于梁的受力特點適于采用T梁。山區公路橋梁沒有嚴格的空間限制，且平面較小的山區公路，會把較高緩和的路段出現在橋上，使用空心板和小箱梁時，架梁的四個支點調平困難，會引起支座脫空，質量無法保證。對于山區公路橋梁標準橫斷面需采用T梁。當跨徑在50m時，山區公路交通運輸條件差，場地不能擴大，很難使大型機具進入，50mT梁單片重達150噸，而且架設設備要求很高，難以控制它的運輸和安裝過程，50mT梁一般不被使用。山區公路橋梁常用標準跨徑為20m、25m、30m、40m。

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2病害分析

2.1表觀病害

該斜拉橋技術狀況評定為4類橋，影響橋梁的正常使用。主要病害有:掛梁受到過往船只的不同程度撞擊，存在嚴重的安全隱患;全掛梁邊梁出現嚴重縱向裂縫，局部有少量斜向裂縫;最大縫長2100cm，最大縫寬0.58mm;縱梁多處露筋銹蝕。

2.2驗算和試驗

在承載能力極限狀態組合下，斜拉橋掛梁跨中、塔根處縱梁、35m工字梁截面抗力不滿足汽車－20級和公路Ⅱ級荷載要求;在正常使用極限狀態下，斜拉橋掛梁跨中、塔根處縱梁、13#－14#墩梁、35m工字梁截面縫寬度驗算不滿足規范要求。靜載試驗各工況下，主橋跨中掛梁、主橋第二跨工字梁主要測點撓度校驗系數均大于規范允許值1.00，不滿足規范要求;主橋縱梁主要應變測點及主橋第二跨工字梁主要應變測點校驗系數均大于規范允許值1.00，也不滿足規范要求;且主橋跨中35m簡支掛梁裂縫測點有明顯變化。綜上，橋梁的剛度、強度及抗裂能力差。動載試驗條件下，斜拉橋主橋和36m掛孔工字梁動載的實測值均大于理論計算值，結構整體剛度滿足設計要求。

3復核模型與加固方案

一般研究橋梁結構損傷程度的校驗系數是基于掛梁與主跨相鄰35m工字梁作為一個整體的基礎上進行考慮。本次復核認為:掛梁作為一個單獨結構放置于兩側斜拉橋框架上，結構上可視為獨立的簡支梁受力。因此，在計算校驗系數時，按簡支梁考慮扣除兩端位移后，以跨中與兩端支座間相對位移進行考慮，這樣可更真實地反映掛孔的工作狀況。綜上所述:(1)斜拉橋主塔、拉索及縱梁滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中“校驗系數小于1”的要求，視為工作狀態尚可，不考慮加固。(2)斜拉橋掛梁校驗系數為2.71和3.11，嚴重超出《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中“校驗系數小于1”的要求，結構剛度嚴重不滿足設計要求，本復算認為掛孔工字梁工作狀況遠比理論狀況差。根據損傷判斷，損傷系數約為0.32，顯示掛梁部分的四片主梁損傷均比較嚴重，剛度較差，且整體性較差，加固方案采用全部更換方案。(3)復算中第一、二跨工字梁基本滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規程》中“校驗系數小于1”的要求，且考慮檢測報告中未發現該跨工字梁有相應的明顯病害，故認為工字梁實際狀況要好于理論狀況，結構剛度滿足設計要求，不考慮加固。

3.1加固設計

基于復核計算結果及檢測報告，考慮到結構的安全性，宜適當降低加固標準，故加固的目標是維持原汽車－20級、掛車－100的荷載標準。根據該橋梁交通量、使用要求及結構受力情況，遵循因地制宜、合理選材、方便施工、利于養護并滿足結構強度、剛度、耐久性、適用性的要求，進行本次維修加固設計。另外從美觀的角度出發，維修設計時盡量做到維修后結構外觀與原結構和諧一致。

3．2斜拉橋加固設計

(1)由于原掛梁工作狀況較差，考慮拆除原掛孔混凝土工字梁，重新架設鋼箱梁，增強掛梁的整體受荷情況，以及改善掛梁整體剛度，減輕自重，緩解惡化速度。采用鋼箱梁掛梁替換現有的4片工字梁，復建原有的人行道板及欄桿，以及更換原掛梁端伸縮縫。(2)考慮到邊跨工字梁工作狀態尚可，僅對工字梁中出現的裂縫進行封閉或灌注處理。(3)鑒于斜拉索于2008年進行了更換，若更換掛梁時發現斜拉索銹蝕較嚴重則更換斜拉索，若斜拉索工作狀態良好則不進行更換。

3．3鋼箱梁結構設計

斜拉橋掛梁采用鋼箱梁。鋼箱梁頂面設置鋼纖維混凝土現澆層，厚15cm(含頂板厚)。主橋掛梁為一孔34m簡支鋼箱梁。鋼箱梁頂寬12.0m，底寬9.66m，懸臂長1.2m，箱梁外腹板處梁體凈高2.2m(外輪廓尺寸)。箱梁為單箱三室結構，邊、中腹板為直腹板。鋼箱梁通過腹板變高形成頂板雙向2%橫坡，底板橫向水平設置。鋼箱梁主要由頂板、底板、腹板及各自的加勁肋組成，在鋼箱梁中每2m設一道縱向橫隔板，強橫隔板和弱橫隔板交錯設置，以保證箱梁的整體作用。橋面板采用正交異性板，箱梁頂板縱肋為閉合截面的U形肋，肋厚6mm，肋距400mm。底板縱肋為板肋，肋厚12mm，肋距400mm，牛腿橫梁內對應縱肋處設置板肋，厚16mm。箱梁腹板厚18mm，翼板頂板厚度等厚12mm，頂厚16mm。箱梁底板厚在跨中28.814m范圍內為20mm，在牛腿橫梁內局部加厚到22mm。底板、頂板不同板厚對接時厚度的變化都在箱外側進行，保持箱內側平順。箱體及分塊節段間連接全部采用焊接。為了保證橋梁的平整，鋼箱梁應向上設置預拱度，具體預拱度值施工交底時提供。

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一、項目概況

靈山高架橋是龍(游)-麗(水)高速公路龍游改建段上的一座高架橋，位于龍游縣靈山鄉。龍麗高速公路是在龍麗一級公路的基礎上改建。由于一級公路改高速后，對一級公路實施時占用的50省道靈山段必須恢復。通過多種方案論證比較后決定采用全線高架橋跨越50省道，橋下的50省道按二級公路標準修建。高架橋上部構造為(45×25)m部分預應力砼組合小箱梁，先簡支后連續，全橋分8聯。該橋左右幅分離，單幅橋梁寬度為11.75m，全橋長1130m。橋址處地質巖層較淺，巖性單一，屬片麻巖。橋位處屬亞熱帶季風氣候，極端最高氣溫41.8℃，極端最低氣溫-11.4℃，年平均氣溫在16.3～17.3℃。

二、設計標準

1．公路等級：高速公路；

2．設計荷載：公路-I級；

3．計算行車速度：80km/h；

4．橋梁橫斷面：整體式路基寬24.5m，橋梁比路基兩邊窄0.25m，橋梁左右幅分離，單幅橋梁寬度為11.75m，橫斷面布置為0.5m(鋼筋砼防撞護欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護欄)；

5．地震動峰值加速度系數：0.05g，重要性修正系數1.3，抗震構造措施按七度設防。

三、總體設計

橋址處地形平坦，兩邊為靈山鄉村民居住區，人員比較密集。已建成的龍麗一級公路為雙向四車道，交通量較大。要求施工過程中不能中斷龍麗一級公路、50省道的通行，因而橋梁規模、施工難度都比較大。橋型方案設計，力求做到技術可靠、經濟合理、施工方便、施工周期短、維護費用低，并且盡量減少對相關工程正常運營的影響。結合初步設計專家評審意見，上部構造選擇預制的預應力砼組合小箱梁，先簡支后連續。

橋跨布置為：(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m，墩臺均按法向布置。全橋分為8聯，左右幅布跨相同。下部構造為：矩形墩、肋式臺，矩形挖孔灌注樁基礎。

四、上、下部結構設計

1．上部結構

本橋上部結構采用25m部分預應力(A類)混凝土組合小箱梁，5～6孔為一聯，采用多箱單獨預制，簡支安裝，現澆連續接頭的先簡支后連續的結構體系。梁高140cm，頂板厚18cm，底板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm，腹板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm。半幅橋每孔布置4片箱梁，箱梁梁間距為285cm，懸臂長160cm，箱梁之間設18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續處設1道厚35cm的中橫梁，邊跨梁端設1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預制。

2．下部結構

下部結構的特點是橋墩類型多，是本橋設計的難點，也是本文要重點介紹的內容。為了保證橋下50省道的通行凈空要求，本橋采用二柱或者三柱式橋墩。二柱式墩有37個，其中柱間距為14m的有35個，柱間距為12.4m的有1個，柱間距為15.2m的有1個；三柱式墩有7個。全橋合計有10種不同類型的橋墩。

橋墩蓋梁統一采用矩形截面，高為200cm，寬為180cm。其中預應力蓋梁設計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土，按全預應力砼構件設計。采用ASTMA416/A416M－98標準的低松馳鋼鉸線，其標準強度1860MPa，直徑15.24mm，公稱面積140mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，所使用的預應力錨具應符合國家標準GB/T14370—2000中規定的I類錨具要求。管道采用預埋金屬波紋管成型。

橋墩墩身采用等截面矩形實心墩，墩高為600～700cm。兩柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸為：180cm(橫)×150cm(縱)；三柱式邊墩為：150cm(橫)×150cm(縱)。墩柱按普通鋼筋砼構件設計，采用C30混凝土。

為了加快施工進度和減少施工過程中對龍麗一級公路、50省道正常運營的影響，建設單位要求設計單位對橋墩下部樁基進行優化設計。橋址處弱風化巖層比較淺，如果按嵌巖樁設計，樁長只有15～25米，完全可以采用人工開挖。采用這種施工方法每個橋墩之間互相獨立不受影響，作業面廣，可以同時大面積施工。經過綜合分析比較，橋墩下部樁基并沒有采用以往通常的做法：群樁加承臺；而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注樁。兩柱式和三柱式中墩的樁基截面尺寸為：240cm(橫)×180cm(縱)，三柱式邊墩為：180cm(橫)×180cm(縱)；采用C25混凝土。橋墩構造見圖1和圖2。

圖1二柱式橋墩一般構造

圖2三柱式橋墩一般構造

五、結構計算

1．組合小箱梁

小箱梁內力計算采用平面桿系有限元程序橋梁博士3.0進行計算，荷載橫向分配系數采用剛接板(梁)法計算，并用梁格法進行檢算，橋面板計算按單向板和懸臂板計算。本設計為部分預應力(A類)混凝土結構，故跨中底板和支點處頂板根據承載能力極限狀態設置受力鋼筋。此種結構在高速公路上比較常用，有較成熟的設計、施工方法，本文不再贅述。

2．蓋梁橋墩蓋梁施工及運營階段的內力計算采用橋梁博士3.0進行計算。預應力混凝土現澆蓋梁施工工藝流程為：下部樁基、立柱施工完成后，搭設支架澆筑蓋梁砼；蓋梁砼達到設計強度后張拉第一批鋼束；然后進行上部小箱梁的架設，再張拉第二批鋼束；最后進行橋面系施工。按此流程分4個主要工況計算結構各截面內力、應力和位移。成橋運營計算包括恒載、活載、支點沉降和溫度等工況，按規范進行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計算；不均勻沉降按10mm計算。

計算結果：在最不利荷載組合下，蓋梁上緣最小應力為壓應力1.2MPa，蓋梁上緣最大應力為壓應力5.5MPa，蓋梁下緣最小應力為壓應力0.5MPa，蓋梁下緣最大應力為壓應力6.6MPa，均滿足規范要求。

3．蓋梁與墩柱連接方式對比計算

一般橋墩蓋梁與墩柱都是采取直接固結的連接方式，本橋設計中兩柱式橋墩也是采用這種方式，見圖1。但是在三柱式橋墩蓋梁計算中，發現離中柱距離比較大的邊柱如果采用梁柱固結，計算很難滿足規范要求，因此采取蓋梁與墩柱之間設置單向活動盆式支座，見圖2。

為弄清2種連接方式對蓋梁的影響，在設計中，針對梁柱設置支座和固結2種情況進行對比計算。取5號墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運營階段的截面應力進行比較，其結果見表1。

單元號

截面號

下緣應力(MPa)

表1說明梁柱之間設置支座可有效增加截面下緣的壓應力，對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此，在該橋設計中，對三柱式橋墩蓋梁均設置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側邊柱設盆式支座，5、6和38號墩單側邊柱設盆式支座。

六、結語

靈山高架是龍麗高速公路上的控制性工程之一，施工工期短、施工場地受限制、下部橋墩構造復雜是該橋的特點也是設計和施工的難點。通過精心設計，努力創新，大膽采用新技術、新工藝，使該橋上下部結構尺寸合理、比例協調，全橋氣勢宏大，莊重沉穩又不失輕盈美觀，符合安全、經濟、適用、美觀的原則。本工程對類似高架橋工程日后的設計和施工具有一定的參考價值。

參考文獻

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1．1計算機輔助設計系統發展從1963年美國MIT機械工程Coons，首次提出了計算機輔助設計系統（CAD）概念開始，軍工、航空航天以及精密制造業等領域就開始了CAD的研究與開發。到20世紀80年代，CAD技術開始走向成熟，并廣泛應用于商業領域，開始出現在PC終端系統中。1989年，PTC公司推出Pro／Engineer產品，用參數化的特征設計為CAD三維設計建立了新的標準。此后，隨著全球經濟的發展，三維CAD設計開始普遍應用于航空航天、船舶、汽車及精密儀器制造業等領域［1－3］。

1．2三維設計應用在國內外的基礎建設領域，三維設計技術也正在蓬勃發展，其中在水利水電、公用與民用建筑等行業已經取得較為廣泛的應用，初步實現了二維設計向三維協同設計的轉換。如圖1所示。圖1水電廠房剖切視圖對于公路工程，特別是橋梁設計領域，CAD設計系統的發展相對較為緩慢，大多還處于二維階段，或者應用其他主流的三維CAD平臺對橋梁結構進行三維展示，中國交通部公路科學研究所研發的橋梁三維造型系統Bridge3D，嘗試了采用參數化技術進行橋梁結構外觀造型設計。但是，相對于制造行業的參數化、變量化的三維CAD設計系統差距還很大［4－5］。

2基于BIM技術的工程設計概念

2．1BIM技術定義建筑信息模型（BuildingInformationModeling，簡稱BIM）技術和理念由AutoDesk公司于2002年率先提出，它是通過數字化技術，在計算機中建立一座虛擬的建筑，一個建筑信息模型就是提供了一個單一、完整、邏輯的建筑信息模型［6－7］。BIM是貫穿在工程整個生命周期中，使設計數據、建造信息及維護信息等大量信息保存在BIM中，在建筑整個生命周期中得以重復、便捷地使用，如圖2所示。

2．2BIM技術在橋梁工程中的延展BIM的發展是始于建筑行業，但其內涵及外延早已超出了模型的范疇，也延伸出了建筑行業，甚至覆蓋了整個工程建設行業。對于橋梁工程而言，可以參考美國國家BIM標準，對橋梁信息模型（BIM）闡釋如下：（1）一個橋梁工程物理和功能特性的數字化表達。（2）一個共享有關橋梁建設項目所有信息的資源數據庫。（3）一個分享有關橋梁工程的信息，為該工程從概念開始的全生命周期的所有決策提供可靠依據的過程。（4）在項目不同階段、不同利益相關方，通過在BIM中寫入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自職責的協同作業，如圖3所示。圖3BIM技術支撐的工程范疇

3三維數字化設計與二維設計對比

對于橋梁設計而言，采用BIM的理念與傳統CAD相比，改變的是整個設計流程與設計方法。（1）從線條繪圖轉向構件布置。（2）從單純幾何表現轉向全信息模型集成。（3）從各工種單獨完成項目轉向各工種協同完成項目。（4）從離散的分步設計轉向基于同一模型的全過程整體設計。（5）從單一設計交付轉向工程全生命周期支持。對于橋梁設計行業，采用BIM技術不僅僅意味著效率與質量的提升，更重要的是設計方掌握了工程項目最核心的信息模型資源，不僅向業主方提供工程設計服務，而是向全壽命周期內各個工程參與方提供高附加值的服務與咨詢，使工程項目的潛在價值向設計階段前移［6］。

4基于BIM技術的橋梁三維設計技術

4．1信息需求的系統分析了解橋梁工程對三維設計技術的需求是建立三維設計系統的基礎，雖然其他行業的三維設計技術已經較為成熟，也有了成功的工程案例，但是橋梁工程建設對三維工程信息的要求有自身的特點，并不能將其他行業的工程需求照搬過來。因此，需要重新根據橋梁設計、施工與管理的特點分析其對工程信息的實際需求。只有得到各個工程參與方對三維信息的需求，才能使三維信息模型發揮其在工程建設中的核心數據平臺的作用。

4．2信息模型的參數化建立方法三維設計技術的核心是信息化的三維模型，通過前期分析得到各方的信息需求后，如何建立賦含上述信息的三維模型就成為關鍵。抽象化、變量化、參數化的設計技術是一種高效、直接和便于修改的信息化模型建立方法，該方法的核心思想是把工程項目中具有特征變化的圖元要素的特征值抽象為某個函數的變量，通過修改變量值，或者改變函數實現算法，就能夠獲得賦含各種信息的模型。主要工作在于尋找各類要素的特征變量及其與整個模型的邏輯函數關系［8－10］，橋梁三維模型如圖4所示。

4．3CAD－CAE信息共享技術橋梁設計的重要特點是結構計算分析在設計中占有極其重要的位置，計算分析結果決定了主要構件尺寸與構造形式，橋梁結構計算工作量在整個設計流程中占據較大的比例，對于復雜橋梁甚至是控制性的節點工作。因此，實現設計平臺與計算平臺的信息共享乃至無縫結合，對提高設計效率有著積極的作用。

4．4數字化工程的交付方式與標準數字化虛擬工程移交是三維設計發展的必然結果，因為傳統的二維圖紙載體已經被全信息模型所取代。基于BIM技術的橋梁工程設計產品是一個包含了各階段、各參與方所需信息的核心數據模型，這就需要針對不同信息接收方制定不同的產品交付方式與標準，交付方式與標準的確立，標志著三維設計階段轉向了三維信息化的施工與運營管理階段。

4．5一體化協同設計與管理技術從單點、離散式的分布設計轉向基于同一模型的一體化協同設計是BIM技術的重要標志，對于項目管理的效率與質量有著質的提升。同時，協同設計不僅僅指設計方內部的流程與設計過程管理，還包括設計產品交付、進入施工與運營階段后的協同信息交流與管理，甚至可以延展到工程全壽命周期內的各個參與方的協同工作。只有掌握了一體化協同設計與管理技術，才能發揮三維數字化設計對工程全壽命周期的技術支撐作用［7］。

5三維數字化設計發展存在的問題

（1）全行業對三維數字化設計的認識有待統一。目前整個交通建設行業的三維設計剛剛起步，政府主管部門、工程業主單位、設計單位與施工單位等各方對三維設計的理解與需求是不同的，而以上各方都應該是三維設計的參與方，也是受益方。因此，在交通行業發展三維數字化設計需要全行業對其有一個統一的認識。（2）從設計單位看，意味著設計習慣、工程流程與管理體系的再造。二維設計向三維設計的轉變，必然是一個緩慢的過程，大干、快上不符合技術發展規律。在三維設計起步階段，由于設計人員的技術不熟練，設計系統不夠完善，管理體系還不健全，可能會導致工作效率降低。因此，需要在工作中尋找發展與穩定生產的平衡點，這是一個不斷摸索、發展與調整的實踐工作。（3）從整個交通建設流程看，各個環節的發展節奏不一致。目前交通行業三維數字化的工作與重點集中在設計階段，大部分的實踐工作由設計院承擔。但是，設計階段只是工程建設的中間環節之一，其設計基礎數據的獲得要依靠前期的規劃與勘測方，后期產品要交付于審查與施工方，如果各個環節發展脫節，就難以發揮三維數字化的優勢。所以，三維數字化技術的變革比當年“甩圖板”工程涉及的范圍更廣，難度也更大。