橋梁工程中CAD應用研討

導語：橋梁工程中CAD應用研討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

ComputerAidedDesign作為一門新型學科，已經被各個專業的工作人員所熟識，它可以用來進行各種設計，在道路橋梁工程中也毫不例外地充當著重要的角色，從1979年開始，同濟大學、長安大學、重慶交通學院、重慶公路科學研究所、交通部第二勘察設．計院等單位先后對公路的縱斷面優化技術、平面及空間線形優化技術進行了研究，開發了各自的優化設計程序。20世紀80年代以來，許多院校、交通設計院相繼開發了公路路線微機輔助設計，公路中小橋cad系統、涵洞CAD系統、立交CAD系統等公路設計軟件，已經覆蓋了路線、路基、路面、橋梁、涵洞、立交、擋土墻、交通工程、城鎮規劃、預可行性研究報告、工程可行性研究報告、成本效益分析、概預算、后評估、工程項目管理、監理和公路數據庫等方面。不僅功能齊全，而且實用性極強，普及面廣泛，在公路工程設計領域的各個階段都能淋漓盡致地發揮其作用，提高了公路設計的質量，加快了設計速度，并且使公路建設項目達到方案優、投資省、工期短、效益好的要求。在地面數據采集方面，GPS、數字攝影測量、遙感地質解譯使得公路設計所必需的原始數據采集變得自動化，從而使公路CAD輔助設計成為自動化設計。隨之利用它進行人機交互地快速設計。

1CAD在路線設計中的運用

一般路線CAD包括：a)通過各種測量儀器(全站儀、GPS、水準儀、經緯儀、E500、測圖精靈等)的接口處理程序進行原始數據輸入及其處理。b)縱斷面圖的設計及繪制。C)土方_T程(如堤壩、河道、溝渠、路基等)的橫斷面圖(橫斷面圖中可任意選取繪制原狀線、設計線、竣工線)，自動生成設計工程量表、竣工工程量表和鋪工放樣表。d)繪制平面圖，包括平面圖處理功能、平面地形圖上自動切剖面、平面展點、平面布樁、平面坐標標注，根據鋪工表數據計算工程平面坐標，繪制工程輪廓線、坡腳線、開挖線等。在CAD中可以解決人工設計解決不了的問題：a)通過已存數據和輸入的新數據來進行路線平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖的設計、修改ob)可以用多種方式來進行部分或整個路線的土石方量查詢、計算。c)通過設置路線的斷鏈，系統可以自動根據所設置的情況精確地計算出整個路線的土石方量數據。d)利用方便的土石方表格設置功能，輕松根據所需信息隨意地設置報表欄目；任意范圍內的土石方數量計算與報表輸出自動化、一體化。e)對于曲線的繪制，手工程序很麻煩，但在CAD中實現了線路緩和曲線的自動繪制。f)另外還可以進行里程樁、水準點的繪制標注，既簡單又快捷。g)可進行平、縱、橫三視圖動態設計，非常直觀，以及可生成三維模型，瀏覽公路線形的動態三維造型，以檢驗公路的平縱橫設計組合，解決了人為進行設計時由于各種錯誤而引起的反復設計的麻煩等等。它集計算、制圖、編輯、統計工具于一體，大大簡化了公路路線的測繪。通過利用AutoCAD的多視區功能和多文檔界面功能實現了路線平、縱、橫斷面的一體化設計和路線的三維實體造型。在這些過程中最核心和關鍵的是路線的優化設計，提高設計的自動化程度。

2在路基、路面設計中的運用

CAD在路基橫斷面圖、路面結構圖的繪制中，以及防護構造物的結構圖繪制都能發揮出神奇的作用，可以實現在人為設計路基路面中所遇到的棘手問題的輕盈解決。

2．1用途方面

a)可以快速準確地進行挖方、填方、半填半挖、土石分界的橫斷面及路面結構層的繪制。b)通過靈活的橫斷面設計模板解釋器可以進行含截水溝、排水溝、路面超高、加寬的橫斷面施工圖的繪制。c)進行任意樁號范圍土石方量計算、土石方調配及自動生成土石方數量表、路基寬度與填挖高度表、路基邊坡及填挖高度表。

2．2操作方面

現在隨著計算機技術的不斷革新，CAD繪圖操作越來越簡單：a)可以逐樁手工輸入地面線、路基設計線數據繪制圖形。b)可以自行手工編寫數據文件，用文本文件形式存儲，批量導人繪制圖形。c)可根據實際需求任意調整圖形比例大小。d)自由選擇所需要的圖形標注，如是否標注設計坡度線等。

2．3軟件程式方面

實用的軟件程式設計提供了面積、寬高、字符等實用工具，方便查詢、修改，用途也越來越豐富：a)可以在一張圖紙上繪制一個或多個橫斷面施工圖，并可隨意設置圖紙上圖形排列的行列數目。b)可以進行精確完整的造價分析。

3在橋梁設計中的運用

各類橋梁CAD軟件為我們進行橋梁的設計提供了極大的便利，首先在立面、平面、橫斷面圖的繪制方面可以使用橋型布置CAD系統QXCAD，能進行各類橋型的設計，清晰快捷地表明出橋梁的型式、跨徑、孔數、總體尺寸、各主要構件的相互位置關系、橋梁各部分的標高、材料數量及總的技術說明。其次通過橋梁結構設計計算系統可以對橋梁結構進行設計分析，確定橋梁的上部結構類型及下部結構的類型和基礎類型，在AutoCAD中繪制橋梁結構圖和內力、應力、位移、影響線圖，更加明確所選結構類型準確性與規范性。第三，在橋梁CAD軟件中，橋梁普通鋼筋自動布修改，使橋梁設計在方案設計階段得以優化并趨向合理；橋梁工程造價CAD在橋梁設計階段對其造價進行細致分析，使工程在各項費用計劃方面進行優化。橋梁專家BridgeExpert系統的主要特點和功能包括施工同步模擬形成多層組合界面構件，結構狀態參數多種取值方式的優化強迫調整，考慮鋼筋影響的多層混凝土組合界面的收縮徐變分析，同時考慮非線性的結構分析，結構施工狀態的自動控制，結構分體施工逐步組合，多階段模擬預應力鋼筋作用，廣義的結構體系轉換工程模型等。

4CAD技術的發展與局限性

4．1CAD與其他軟件的結合

CAD技術的二次開發也給道路橋梁的設計帶來了生機與活力，AutoCAD和Excel軟件完美地配合，使之有效地直接應用于公路路線設計方面；利用VB對AutoCAD進行二次開發實現了VB讀取Excel數據并在AutoCAD中繪制橫斷面地面線，可為設計節省時間，大大提高繪圖的效率，具有一定的推廣應用價值。基于BP神經網絡的橫斷面填挖方信息提取方法在CAD系統中開發實現，提高了勘測設計自動化、智能化水平；三維GIS{地理信息系統(GeographicalInfor—mationSystem，GIS)}與230公路CAD的集成是把公路設計或施工過程中的幾何模型數據、屬性信息與周圍地形數據統一起來進行管理和表達，建立起公路三維GIS，展現公路沿線的三維虛擬場景，有利于檢驗設計成果的質量、輔助施工管理、服務公路建成后的養護維護。CAD軟件在道路橋梁工程中的潛力是無窮的，還有待路橋專業的學術人員和開發計算機軟件專業的工程師去進一步開發與探索。

4．2CAD技術的不足之處及改進

在道路橋梁中CAD的廣泛應用提高了設計速度、設計質量，加快了出圖速度，但是在某些方面也存在不足之處。譬如：a)在橋梁CAD中對于大跨徑橋梁的自動布筋和繪圖方面研究不夠，CAD技術還不是很成熟，需要做進一步的完善和補充，能更加精確地完成配筋設計與鋼筋布置；b)在計算機處理過程中受力分析與配筋設計軟件的結果不能直接用于工程CAD軟件，需要進行轉換，造成了計算機處理過程的脫節；C)CAD軟件不易維護與擴充，開發效率不高，在設計中容易出錯，而且代碼復用性差，需要補充CAD軟件的維護與修復輔助軟件，并使用面向對象的而不是面向過程的程序設計方法；d)CAD軟件的交互功能需要進一步提高，更新運行平臺，提高數據使用的有效性與高效性，改善用戶界面。置CAD系統能進行預應力混凝土梁橋的布筋設計，避免了因普通鋼筋種類繁多、形狀各異、數量龐大、規律性差等缺點對橋梁設計速度和質量的不利影響。第四，橋梁三維CAD技術在橋梁初步設計方案中將設計方案制作成三維模型，以顯示其立體效果，找出設計方案中不合理的地方，并對缺陷進行逐次。