【议计算机辅助设计在道路路桥的应用】计算机辅助设计是什么

时间：2019-04-03 03:11:50　来源：雅意学习网本文已影响人

　　　　摘要；计算机技术辅助设计在公路设计中将占据重要地位。我们要不断开拓计算机技术，为我们的公路事业服务。本文详细介绍计算机技术辅助设计在道路路桥的应用，并进行了相关的简述。
　　关键词；计算机辅助；设计系统；道路路桥；应用
　　The; Computer technology assistance design in highway design will occupy the important position. We want to develop computer technology, for our highway career services. This article introduces the computer technology assistance in the application of the road bridge and road design, and some briefly reviewed.
　　Keywords; Computer aided; Design system; Road bridge; application
　　中图分类号：TS941.26 文献标识码：A文章编号：
　　1 引言
　　随着计算机技术不断深入发展，计算机辅助设计系统(CAD)早被广泛应用于各行各业中，利用计算机把设计人员从复杂的设计计算中释放出来，即可提升了工作效率，还提升了设计质量。其中计算机辅助设计技术辅助道桥设计，以及加强业务管理的办公自动化方面的应用成果最为引人瞩目，展示出良好的前景。本文结合多年的工作实践，就计算机辅助技术在道桥设计和办公自动化方面的应用进行了浅析。
　　2 计算机辅助设计技术
　　计算机辅助设计技术是以电子计算机配上绘图设备作为工作环境，利用计算机准确、快速的特点，进行设计资料的存储和提取、设计的分析计算，并以分析软件图形数据和图形软件为核心，以人机交互方式协助道桥设计人员进行实体造型及图形设计，并进行图纸的设计绘制，从而将传统的设计技术上升到高科技行列。计算机辅助设计技术在发达国家的道桥设计中运用较早，我国是在八十年代开始引进的。目前，我单位在利用计算机辅助设计技术辅助道桥设计方面的应用，也取得了一定的成绩。
　　3发达国家应用计算机辅助设计技术概况
　　在世界范围内应用计算机辅助设计技术辅助设计道桥的历史已有三十多年了至今在美国、日本、西欧等发达国家相继建立了大规模的具有绘图能力和通讯网络的计算机辅助设计工作站参与道桥设计，其日本大桥设计中心开发的桥梁自动设计系统可以进行各种梁桥、桥墩、桥台的结构分析、设计、计算和绘图。其过程大致可分为三大步骤。
　　①以钢筋混凝土结构为主要对象，建立形状模拟系统。即根据数据库文件中建立的配筋数据、荷载数据、构件数据、断面数据、路线的纵平面资料及尺寸等，对桥梁形状进行模拟。
　　②对桥梁的设计计算，包括桥梁的截面设计、部件配置、桁高处理、结构分析，并进行线形计算、内力计算、材料计算、配筋设计计算及强度和稳定性计算等，得出相应的形状数据，然后按照设计人员的要求对形状数据进行处理，设计出经济合理的桥梁结构。
　　③进入实体造型、制图系统。即根据计算阶段中的数据，利用显示器、数字化仪及绘图仪等图形终端，进行一系列的人机对话，设计绘制一般结构图和配筋图等，并根据设计的需要对图形进行变形、追加、移动、剪截、造表、文字等工作。
　　这一桥梁自动设计系统，从形状模拟到图纸编辑都利用电子计算机辅助设计技术，具有较强的灵活性和适应性，可作为我国公路道桥计算机辅助设计系统开发工作的参考。
　　4道桥设计应用计算机辅助设计技术
　　我国用于该技术大约有十年的时间，主要由线路设计、涵洞设计、桥梁结构设计这三个方面的应用。对于以下三个方面的应用，有的已在我国实现，有的正在探索运用。这些内容也将是今后一段时期内我国道桥设计中运用计算机辅助设计技术的主要对象。
　　4．1线路设计
　　首先设计人员通过终端或微型计算机(PC一1500机等)或数据记录仪等仪器，把常规野外测量资料或数字化了的地形勘测资料输入计算机，计算机系统便自动生成被测量路线的地面模型，并绘出等高线图，完成数据的计算和统计，然后路线设计人员给出线路起点坐标，导线的长度和方位角以及曲线要素后，计算机自动计算出线路的平面线形和特殊点的桩号坐标，设计人员再进一步定出纵坡和标准横断面后，计算机便给每一个横断面“戴帽子”，并计算出土石方填挖数量、道路用地及桥涵所在桩号的设计标高，最后设计人员利用计算机绘图系统将最佳方案的线路平面图、纵断面图、横断面图等图形绘制成图纸。
　　4．2涵洞设计
　　涵洞设计的应用主要是计算、分析多孔混凝土涵洞的应力，以便确定结构的壁厚、所需钢筋数量等，并根据对涵洞孔数、孔径、填土高度、进出口标高、翼墙形式等参数的交互式选择、自动计算和检索涵洞各部位的几何数据，最后绘制完成设计图纸。
　　4．3桥梁结构设计
　　桥梁结构设计的应用主要是对因各种不同旋工方法成桥的连续梁、斜拉钢索、桁架结构、T形刚构和闭合框架等各类桥跨的结构进行分析和设计。计算中按照实际旋工过程，自动完成在各种荷载情况下的结构分析，并提供设计者所需的内力、位移、非线性温度梯度的计算方法以及计算砼收缩、徐变造成的预应力损失。绘图系统则提供各类辅助设计图形，如桥梁结构离散图、内力位移影响线及内力包络图等。
　　5 应用CAD技术辅助设计道桥的措施
　　5．1绘制旋工图的程序设计
　　绘制旋工图，是最终完成道桥设计的一个步骤，也是实现计算机自动设计道桥的一个重
　　要组成部分。我们在程序编制中，以使用方便、操作简单为原则，使其具有自动生成包括通用文字、报表等内容的旋工图的功能。这样，设计人员只需根据屏幕提示输入一些变量，再在形成的旋工图上按自己的意愿进行一些少量的调整和局部编辑，就可在绘图仪上绘出一份完美的旋工图。这一程序的设计思想和过程，分为初步设计、具体设计、结果设计和结果评估四部分(见图1)。
　　
　　图1系统设计及流程
　　依据图1的设计思想与步骤，我们曾经应用FORTRAN、FOXBASE、AUTO—计算机辅助设计、AUTOLISP等其它高级程序设计语言，根据设计人员的要求绘制了管涵、板涵及盖板桥涵、边沟过道涵等施工图。
　　5．2 AUTOLISP语言在道桥设计中的应用
　　自动计算机辅助设计在遭桥设计中的作用是非常显著的，它的强盛的设计绘图功能，是其它各种计算机语言所不能比拟的，但它不能做较为复杂的数字运算。为了在设计绘制道桥施工图程序中增加运算能力，我们探索其它一些计算机语言与自动计算机辅助设计配合使用的途径。其中AUTOLISP语言在绘图中具有很大的优越性。
　　AUTOLISP语言是一种使用逆波兰算式的表处理语言，广泛应用于人工智能学科领域的程序设计。在自动计算机辅助设计中嵌入LISP语言之后，运算能力大大增强，具有字符处理、判断、优选、推理等功能，而且还可以使用户直接修改、补充自动计算机辅助设计命令，扩大和提高AU一)CAD的功能。另外，利用AUTOLISP，我们还可以将很多具有通用性的图形归纳出来，然后再用AUTOLISP来描述这些图形。那么只要使用者执行此设计好的LISP程序，即可在问答一些设计条件后，自动将所需要的图形绘制出来，这样可节省绘图时间，提高工作效率，而且使藏工图纸美观、准确。
　　6、结束语
　　公路工程是项巨大投资的基础性工程项目，计算机用于公路设计是发达国家计算机技术应用的重要领域之一，然而随着测绘技术发展利用计算机将采集到的地貌、地形信息数据进行处理，结合公路设计规范标准，迅速准确地对公路路线多方案的设计计算，使公路平、纵、横面的配合和设计做到优化和自动化我国有关部门自八十年代初期对该领域进行了积极探索和实践，取得了不少成功经验。我们在吸取国内外成功经验的基础上开发了集优化设计、施工图绘制、工程预算为一体的公路设计一体化软件，该软件包括七个子模块，可完成公路路线平面设计计算及绘图；纵断面优化设计及绘图；公路路基横断设计及绘图；土方量计算；工程预算等项工作。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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