协同设计的目标是支持设计群体交流设计思想，讨论设计结果，发现接口的矛盾和冲突并及时加以协调和解决，减少并避免设计的反复，从而提高设计项目的效率和质量。目前，国内外对协同设计领域的研究主要集中于可视化、标准文件和数据模式等方面[1-4]。由于桥梁工程的复杂性，对桥梁工程中的协同设计研究还远不成熟。陈明等[5]针对桥梁协同设计中数据存储方面的不足进行分析，提出了协同设计环境下桥梁设计系统的数据表达形式，并通过引入代理技术而提供了一种基于代理的异构数据库系统模型[6]。最近，其又针对桥梁协同设计群体间的信息共享需求，从协同设计的数据动态管理模式角度对信息共享的理论和方法做了研究[7]。王超等[8]则根据道路工程中路线和桥梁的设计特点，结合计算机中的数据库技术，提出了道路和桥梁协同设计系统模型。 进度和质量是协同设计效率的关键要素，两者紧密联系。数字化时代前，协同方式主要靠人工实现；如今则可借助数字化协作平台来提高协作的效率。对于高事务性的工程项目而言，简单的数字化协同就已经获得了明显效果；而高技术难度的工程项目则以攻坚为主，简单的数字化协同效果仍不明显，需辅以高端人工协同。桥梁工程设计具有高技术难度，目前设计质量的把控主要依赖少数专家和总工，而数字化协作平台对于专家和总工的工作考虑较少，因此目前的数字化协同平台应用到桥梁工程设计中有一定的难度，且效果也不理想。本文从桥梁工程设计自身的特点出发，分析了目前桥梁设计协同过程中的主要问题，并探索了解决问题的方法。 桥梁设计主要包括搜集设计资料、桥位确定、跨径布置、结构选型、结构尺寸拟定及结构配筋计算等工作，最终以工程图纸形式将工程设计方案完整表达。设计团队中共有6大角色，包括院专业副总、项目总工、项目负责人、结构设计人、资料管理人、图册编订人。各个角色的具体工作内容、成果形式及设计过程中的依赖关系如表1所示。 从表1可以看出，团队的目标是将图纸装订成册，每个角色都有具体形式的成果，都存在设计图纸的制作、提交、审查过程，且制作依赖关系有严重的串行性，非常不利于设计进度的控制。目前我国桥梁设计行业的工作特点主要表现在以下几方面。 表1　设计团队中6大角色的主要工作汇总角色主要工作成果形式依赖成果设计院专业副总编制设计院内设计标准,即数字化设计指导书,包括桥位确定及分孔原则、结构关键尺寸和配筋原则设计指导书无项目总工具体工程的方案制作,包括具体桥位、分孔和结构型式的确定,编制桥梁表桥梁表资料项目负责人桥梁总体设计,包括标准化结构的自动设计、非标结构的关键尺寸、结构衔接方式、附属结构等,编制总体图纸总体图纸资料、桥梁表结构设计人非标结构的完整设计,包括细部尺寸、配筋的设计,编制结构图纸结构图纸总体图纸资料管理人所有设计资料的管理,包括地勘资料、水文资料、业主任务书、路线资料等的收集与发放资料文档和图纸团队外成果图册编订人设计图纸成册管理及制作,包括编制目录、程序出图、批量打印和批量图纸转换等成册图纸总体图纸和结构图纸 1)?桥梁工程是复杂的，其工程合理性和结构合理性的判断较为困难，真正掌握桥梁工程核心技术的人才资源极度稀缺，因此一般工程设计很容易出错，设计的反复次数多，且是串行模式的反复。 2)?桥梁工程是高度危险的，其结构体系复杂，荷载大，结构容易损伤，极易出现病害从而影响结构安全。同时，结构上面是高速行驶的车辆，结构病害极易引发交通事故，不仅会对人民的生命财产带来危害，而且还会对国民经济造成不良影响。因此，上述因素导致国家高度重视桥梁工程的审查，级级审核次数多；而因为审查资源稀缺，最终导致逐级审查为串行模式，设计者必须完成每次的审查修改才能向下次审查提交设计图纸。 3)?桥梁工程图纸制作工作量巨大，导致校核工作量急剧增加。 4)?桥梁工程设计周期紧，资料不全，反复次数多，这也属于串行模式的反复。 总体来说，桥梁工程设计图纸制作工作量大，图纸制作反复的次数多，且属于串行模式的反复。因此，目前桥梁工程设计的主要问题不在于信息共享和团队协作，而在于信息的正确加工能力，即资料齐备后制作的设计方案，不管多少次、多少级别的审查，方案都没有问题或者只有少量问题，从而从根本上消除或者明显减少因设计反复引发的工作量。这需要高端技术人员加入设计团队，但高端设计人员资源都很稀缺。因此，对于桥梁工程设计而言，目前协作平台的重点应放在高端技术的共享和贯彻上。协作角色的重点是表1中的设计院专业副总，其是设计院的技术灵魂，具体工程一定要他们深度切入协作。 上述分析表明，由于桥梁工程的复杂性和危险性等，致使桥梁设计必定是反复的；由于高端人员的稀缺性，导致这种反复必然是串行的。由于高端人员的稀缺性目前难以解决，导致串行性难以解决，因此，协同机制改进的重点是降低设计的反复性。设计反复性包含2个主要方面，一是反复的次数；二是每次反复的制作工作量。要想使反复次数降到最低，则质量必须绝对可靠，而这需要设计院专业副总深度切入协作才可能达到。1次反复的制作工作量包括2个方面，一是设计思想的变更工作量，其牵涉到更改一系列设计关键值；二是设计思想表达制作的工作量，即工程图纸绘制工作量。通常，设计思想变更工作量较少，制图工作量变更较多，其可以通过参数化制图工具来解决。目前如何能让设计院专业副总深度切入具体工程项目的设计协作是一个亟待解决的问题。也就是说，专业副总究竟最后控制了什么？如果能把专业副总控制的内容提前告知设计团队，那么设计图纸制作质量将得到大大提高。目前专业副总控制的内容是以设计指导书的形式来表达的，但是不够精细，且还是靠人工执行的，执行质量还不一定能达到专业副总要求的水平，因此专业副总控制的内容还需要更精确的方式表达，并采用更精确的方式来实施。笔者基于设计经验，认为数字化控制技术的应用应该是一个最好的解决方案。下面对该解决方案进行简单介绍。 2.1　数字化设计指导书建立 首先要将最终工程结构参数化，即根据桥梁结构的固定规则去掉大部分不受外界参数影响的参数，剩下的就是依工程情况而变的少部分参数，也就是桥梁结构的关键参数；然后再将工程条件(如技术标准、地质、自然条件等)参数化，各参数根据其自身特点建立分级标准；最后建立一个关系数据库，即各种工程条件参数值对应的各种桥梁结构关键参数值，该数据库就是桥梁设计经验库，也是数字化设计指导书的具体形式。实际工程设计时，只需明确工程条件参数值即可自动搜索桥梁设计经验库，高质、高效地形成桥梁方案。该库是设计院专业副总毕生心血的结晶，是他们多年理论与实践经验以数字化方式保存的成果，项目组可以在设计开始时就直接应用专业副总的经验，且应用过程是数字化控制的，完全能达到高精度的标准；专业副总也可随时修改指导书的内容，项目组直接应用修改后的设计指导书，达到设计人员与专业副总的高端思想随时保持一致。数字化设计指导书的形式如图1所示。 2.2　计算控制平台建立 建立结构计算工具、造价估算工具及三维效果图工具，对实际工程结构的安全系数、材料指标、美观指标进行计算，并将其与专业副总的控制指标进行对比，既可校验指导书的正确性，又可确保具体工程的质量。以桩基础验算为例的计算控制平台应用结果如表2所示。 图1　数字化设计指导书示意 图2　工程项目设计团队中结构设计人员操作界面示意 表2　桩基础验算验算单桩轴向受压承载力/kN单桩轴向受拉承载力/kN桩端地基土应力/kPa桩身截面承载力/kN桩身截面裂缝宽度/mm基础沉降/m长期短期长期短期长期短期基本短期长期效应值 6649706865225604317.3338.991480.0750.0087容许值 745693200-3653773.9773.9270300.2-是否满足是是是是是是是是-安全系数1.121.321001002.442.282.952.67- 2.3　高效协作操作平台建立 协作操作平台必须能完成桥梁的方案设计，智能应用数字化设计指导书，自动调用参数化制图平台并生成工程图纸，自动建立计算模型以控制工程项目的工程合理性。设计团队中各角色必须有自己独立的操作界面，可以进行独立的数据迁入/迁出操作，以提高项目设计中的并行能力。同时要严格权限管理，更新数据的权限主要是确保数据安全，查询数据的权限主要是确保数据保密。工程项目设计团队中结构设计人员在协作操作平台中的操作界面如图2所示。 本文对桥梁工程设计协同机制的改进方案进行了介绍，该协同机制改进方案的主要特点是：首先，质量控制过程可以提前进入，让稀缺的设计院专业副总资源在工程设计团队中得到充分利用，可以大量使用专业副总成熟的设计经验，使工程项目高端技术方面的成果提前得到有效控制；其次，数据传输的可靠性依赖成熟的计算机技术，可避免人为错误，减少低级的反复工作；再次，项目流程高度并行化，设计团队中所有角色都可以随时建立和查看项目数据，也就是说可以随时进入系统进行工作，避免因焦急等待而误工；最后，借助管理模块可实现信息的全程管理，也可对信息历史进行追溯，从而可使工程项

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