道路桥梁设计论文

1我国路桥设计理念的发展

范立础院士曾经指出，我国多年来普遍采用的路桥设计理念与欧美等先进国家存在一定差距。比如，以“经济、适用、安全、美观”八字原则指导的传统路桥设计偏重建设施工过程，轻视维护管理；重视结构强度，忽视耐久性。事实表明，这种相对短视的设计理念使我国在路桥运营和维护检修中付出了严重代价。这种设计理念主要是基于建设施工过程的，同时兼顾设计使用年限，其严重缺陷是没有给予路桥的环境影响和使用寿命以足够的重视。与以往的设计理念不同，“耐久性设计”是基于全寿命周期的设计。所谓全寿命周期，其定义是道路桥梁从规划设计开始到拆除的完整时间段。从时间长度上来看，全寿命周期不仅包含设计使用年限，还包含养护、维修、报废、回收阶段，是一个“从摇篮到坟墓”（fromcradletograve）的完整周期。采用“耐久性设计”的最显著好处是，在设计时考虑全局成本而非仅建筑施工成本，从源头上避免出现路桥后期运营维护费用过大的隐患。保证道路桥梁的耐久性使用需要设计、施工、运营和维护各阶段的投入，“耐久性设计”尤其强调要把周期性维护检修的成本考虑在内。在耐久性设计中，后期维护的可行性及维护难度作为重要因素被给予了较高的权重，这很有可能决定最终采用的设计方案。“耐久性设计”理念符合可持续发展观念的设计理念，它以建筑设施的整体使用性能为目标函数，符合设计初衷和人民的根本利益。由于面向全寿命周期，“耐久性设计”理念有时也被称作“全寿命设计”。后者作为目前许多学者所推崇和提倡的学术概念，其实拥有更广泛的内涵。“全寿命设计”思想是“耐久性设计”理念的进一步发展，它要求设计人员不仅考虑建筑设施的使用性能，同时还必须考虑道路桥梁对周围环境的深远影响，以环境效益、社会效益、经济效益的平衡为最终衡量目标。

2我国道路桥梁设计的实践进展

伴随着设计理念的逐渐完善与进步，我国道路桥梁设计实践取得了长足进展。以发展的眼光来看，我国的路桥设计水平与发达国家的先进设计水平之间的差距在逐渐缩小，各地拔地而起的大跨度桥梁、城市立交桥、山区公路与隧道表明我国的路桥工程蓬勃发展。

2.1计算机辅助技术的深入应用与路桥设计水平的切实提高

在路桥设计过程中，利用专业软件的快速优化、仿真分析、算法比较等功能或者计算机辅助设计（CAD）软件，可以大大优化道路桥梁的设计过程。CAD的广泛应用使得平面定线、纵断面设计、横断面检查、平面调整等流程自动优化进行，极大解放了我国道路桥梁设计人员的生产力，减轻了他们的劳动强度。目前国内路桥CAD软件的发展呈现“百花齐放”的态势，先后涌现出“纬地三维道路设计系统”“、路线大师”、“EICAD”“、海地”等优秀国产道路CAD软件及“桥梁博士”、“桥梁大师”“、桥梁通”等优秀国产桥梁CAD软件。CAD软件的普及不仅表明我国路桥设计人员的从业水平整体较高，而且表明我国的路桥设计已经初步符合“标准化设计”的现代设计理念。随着快速发展的计算机技术被运用于路桥设计和施工，通过数值模拟与仿真分析，设计师们能够更精准地模拟路桥建造过程中的各种工况、路桥建成后的结构、外观和功能，设施在台风、地震及其他突发条件下的运行表现，路桥设施对周围生态环境的影响以及视觉效果，便于方案在“全寿命周期”的时间尺度内进行综合比较。

2.2智能检测设备和无损检测技术的应用与设计方案细节的动态调整机制

在路桥设计完成、施工完成、投入运行后，对路桥的定期维护和修养就成为保证其使用寿命的关键。智能检测设备和无损检测技术不仅可以使维护人员轻松发现裂缝和伸缩缝，及时进行维修防护；而且这些设备技术还使工程的远程监控管理成为可能，从而降低运营成本。根据“耐久性设计”与“全寿命设计”的理念，运营维护期间发现的问题一般会及时反馈给设计者，以便分析成因，从而在以后的设计中有所借鉴。此外，针对保养维护期间发现的问题，设计师们根据实际情况对设计方案细节往往会进行动态的调整。例如，假设某所桥梁的整体设计寿命为100年，然而各部件的使用寿命并不可能达到100年。根据物料特性，橡胶支座寿命最多为20年，拉索寿命仅为15年，拉索的护套寿命为18年，钢结构的最佳油漆保护期为15年。设计师在对零部件进行替换、修理、加固时应该充分考虑到技术与材料的升级换代，灵活调整原来拟定的加固方案。在传统的路桥设计理念中，设计工作是“一劳永逸”的：随着施工完成、设备投入使用，设计人员的使命就完成了。然而，在引入“动态调节机制”的“全寿命设计”中，设计人员是始终负责的。及时地反馈和调整机制不仅有助于提高设计人员的水平，更有利于维护道路桥梁的使用寿命。

3结束语

无论在理论还是实践上，改革开放以来我国的道路桥梁设计都取得了长足的进展。科学决策理论、可持续发展理论、计算机技术与现代检测技术与路桥工程的学科交叉是促进这些进展的深层原因。路桥设计师应当与时俱进，以积极的心态学习、了解技术进步，提高自己的设计水平。另一方面，在我国当前时代背景下的一些国情，如节假日车流量过高、车辆超载情况严重等，也对路桥工程提出了新的挑战，这也是路桥设计师们的重要研究课题与研究方向。

作者：唐莹 邹爱琴 单位：东南大学建筑设计研究院有限公司