桥梁CAD系列软件之桥梁三维造型软件Bridge3D用户手册.doc

桥梁三维造型软件Bridge3D 交通部公路科学研究所 桥梁CAD系列软件 桥梁三维造型软件Bridge3D用户手册 交通部公路科学研究所2001年10月18目录1. Bridge3D系统运行环境12. Bridge3D系统安装和启动13. Bridge3D系统基本功能54. Bridge3D系统基本操作65. Bridge3D系统分项操作85.1 文件(F)85.1.1 新建(N)85.1.2 打开(O)85.1.3 保存(S)85.1.4 另存为(A)85.1.5 退出(X)85.2 总体信息(Z)95.2.1 路幅参数95.2.2 桥面平曲线105.2.3 桥面竖曲线115.2.4 锥坡115.2.5 地面数模115.3 结构信息（J）125.3.1 分段布孔125.3.2 上部结构135.3.3 上部结构信息输入135.3.4 下部结构155.3.5 下部结构信息输入155.4 执行模块（E）175.4.1 全图(D)175.4.2 全桥结构图175.4.3 上部结构图175.4.4 下部结构图175.4.5 桥面系图175.4.6 地面图175.4.7 结构分析175.4.8 工程数量统计175.4.5 转化为桥型布置数据175.5 帮助（F）175.5.1 帮助主题(M)175.5.2 版本、设置(B)181. Bridge3D系统运行环境 硬件环境： 考虑到系统运行速度、数据存储容量等因素，建议配置为：PentiumII系列微机，300MHz以上的主频，64M以上的内存，200M 以上的自由硬盘空间。 软件环境： Windows95/98/2000或NT（分辨率设置至少为800600，使用系统中小字体），AutoCAD R14。2. Bridge3D系统安装和启动本系统包括一本用户手册一张集成安装光盘、一个软件加密锁。下面以Windows2000为例说明Bridge3D系统的安装步骤(在Windows 95和NT下步骤相同):将桥梁CAD系列软件集成安装光盘插入计算机光驱中，等待数秒后计算机会自动引导出集成安装界面，如不采用自动引导，用户通过运行光盘根目录中的Setup.exe文件也可启动集成安装界面如图所示：用标选择其中第一条即可启动Bridge3D安装程序，也可通过运行光盘Bridge3D目录中的Setup.exe文件启动Bridge3D安装程序，安装过程界面如下图所示： 选择Yes 选择Browse确定安装目录，然后选择Next。 选择Typical安装类型，然后选择Next。 选择程序Folders，一般默认为“Bridge3D”，然后选Next。 开始拷贝文件前选Next。 拷贝文件过程中显示进程，拷贝完开始安装加密锁驱动程序。 安装加密锁驱动程序时，选择“确定”。 如果计算机已安装过加密锁驱动程序时显示，选择“覆盖所有A”，加密锁驱动程序安装完成后选择“确定”。 安装完毕后选择Finish结束安装。 安装完毕后启动Bridge3D系统与其他Windows95下的应用软件 一样。如下图所示。3. Bridge3D系统基本功能 本软件是国家科技攻关“国道主干线设计集成系统开发研究”项目“GPS、航测、遥感、CAD集成技术开发”课题中“桥梁三维造型CAD软件研制”专题研究成果。它包括数据交互界面、桥梁构件参数库和参数驱动在AutoCAD R14中建立桥梁三维模型等部分。它以国际上最新流行的Visual C+4.0为开发工具，结合Windows编程技术，以及Windows中的OpenGL图形接口和AutoCAD R14中的ObjectARX图形接口进行开发。 本软件的创新之处在于：用ActiveX技术开发出实时录入和编辑数据的电子表格控件；数据交互界面中用OpenGL开发出构件三维预览窗；桥梁构件参数库可自动扩展；用ObjectARX图形接口开发出在AutoCAD R14中按实际大地实际坐标系建立桥梁整体模型的软件模块；数据界面和参数绘图实现动态数据交换。本软件为预可、工可、初步设计和施工图设计各阶段建立桥梁三维模型提供方便、快捷的CAD手段。同时为进一步进行结构分析和工程数量统计提供了数据接口。本项目研制的桥梁三维造型CAD软件系统简称Bridge3D，其总体构思是将系统分为用户界面和ARX造型两部分。根据桥梁三维造型图设计工作内容，Bridge3D软件系统总体设计框图如右图所示：其中上部结构和下部结构又可细分为如下两图 4. Bridge3D系统基本操作 Bridge3D系统分两大部分，一是结构图形数据输入界面；一是用ObjectARX开发的全桥三维造型模块。前者既可在AutoCAD R14环境下运行，又可脱离AutoCAD R14直接在Windows环境下运行；后者则必须在AutoCAD R14环境下运行。数据输入和图形输出两部分的操作均通过界面完成。Bridge3D系统总体菜单界面如下： 界面中除执行模块菜单执行须在AutoCAD R14环境下运行外，其余四个菜单均可脱离AutoCAD R14在Windows环境下直接运行。 各种桥型所需的数据通过界面录入。界面的主菜单分：文件， 总体信息，结构信息，执行模块，帮助。界面具有：可视化输入、拷贝、预览、参考、帮助等功能。通过界面形成可读的数据文件。数据录入后，可在界面中实时预览确定录入构件参数是否正确。待全部构件参数录入正确后，通过界面调用执行模块在AutoCAD R14中形成全图（包括所有桥梁三维建模内容）、全结构图（包括上下部结构）、上部结构图、下部结构图、桥面系图和地面图。另外还有一些附加模块可以进行结构分析、工程数量统计和将三维造型数据转化为桥型布置数据。在界面中有各种桥型和上下部结构的参数示意图，其操作可通过鼠标进行，比较方便。 对初次使用Bridge3D的用户，推荐的作法是打开一个已有的桥型相近的数据文件作为参考，然后按设计者意图修改该数据，修改后另存为一个新文件，这样做容易掌握且效率较高。如果完全新建则要尽可能多地参考构件参数库中的参数，并利用在线帮助理解对话框中的参数含义。 在上述菜单中数据之间关联较为密切的菜单是：结构信息（J）。在操作时，注意首先确定分段布孔方案，然后输入上下部结构数据。分段布孔方案将自动调整墩台总数、编号和中心坐标以及上部结构段数等，是全局的骨架。 在界面中，惯用的编辑热键有：Ctrl+X剪切、Ctrl+C复制、Ctrl+V粘贴、Ctrl+Y删除一行，这些命令在界面各表格中均适用。各层界面中一般都有如下按钮： 关闭： 输入后关闭界面，数据进入系统。 取消： 取消输入，数据不进入系统。 帮助： 提供帮助信息。 启动界面前注意将加密锁安置好，负责只能浏览数据，不能保存数据。界面中数据交换是在内存中进行，注意随时保存数据。5. Bridge3D系统分项操作 5.1 文件(F) 5.1.1 新建(N) 新建数据文件时选取。选新建则桥梁三维造型所需数据全部要重新输入，建议少用新建。5.1.2 打开(O) 打开已有的数据文件。对话框如图所示。Bridge3D系统默认的数据文件扩展名为：.brg。用鼠标单击某文件名时下侧列出该文件内容摘要，再按打开按钮或用鼠标双击某文件则打开该文件。本系统的数据文件是开放可读的，用户可直接按规定格式修改数据文件。如果用户已有施工图设计软件，可从本系统形成的数据文件中提取有关数据，因此进行二次开发也很容易。5.1.3 保存(S)保存已打开并修改过的数据文件。界面中数据交换是在内存中进行，经常保存数据可避免操作失误引起的数据严重丢失。5.1.4 另存为(A) 将打开的文件另起名存储。 5.1.5 退出(X) 退出Bridge3D系统。5.2 总体信息(Z) 5.2.1 路幅参数 路幅型式 可选单幅路或双幅路左护栏型式、右护栏型式 可选墙式护栏、板式护栏、一般护栏（一）或一般护栏（二），四种护栏形式图所示，尺寸由系统内定，用户若要修改请与编者联系。墙式护栏 板式护栏一般护栏（一） 一般护栏（二）桥面净宽、左侧路缘带宽、防水层厚、沥青层厚、一个车道宽度、中央分割带宽、泄水孔间距和直径：单位：厘米。泄水孔起始桩号：单位：米。如果不对泄水管造型，泄水管起点桩号填一个远远大于桥梁终点桩号的数。车道总数和路拱横坡：无量纲整数。5.2.2 桥面平曲线交点总数：交点这里定义为平曲线起点和终点之间的导线点。直线交点总数填 0。起点和终点以及表中X 、Y： 平曲线导线点大地坐标，单位：米。R： 平曲线导线点相应的平曲线半径，单位：米。A1、A2： 平曲线导线点前后缓和曲线A值，整数。超高值：填百分值，整数。加宽值：按实际加宽值，单位：厘米。设计车速：可选12020km/h中某一级。超高过渡方式：本系统提供界面所列两种选择。加宽方式：本系统提供界面所列两种选择。注： 路线中桩平面坐标文件编辑栏中为空表示不用路线中桩平面坐标文件计算平曲线坐标，用以上平曲线参数计算平曲线坐标。编辑栏中的文件名可填写也可用浏览按钮选择指定路径中的文件。路线中桩平面坐标文件格式为每行四个实数，依次为：里程桩号、X坐标、Y坐标、路线方位角。文件行数没有限制，里程桩号要求由小到大顺序排列，其数值范围要与桥梁起点桩号和桥长相对应，避免路线几何计算时桩号越界。交换 X，Y 坐标按钮可将平曲线X，Y坐标对调，有时大地坐标和绘图坐标需要 X，Y坐标对调。5.2.3 桥面竖曲线竖曲线参数控制桥面线形状、墩顶位置、墩台高度、桥台锥坡坡线长度等，是桥梁工程设计必不可少的信息参数。在实际设计中根据地面线形状、水位情况和通航净空要求确定。竖曲线参数包括：里程桩号、高程、曲率半径：单位：米，取自路线纵断面设计参数。 5.2.4 锥坡 锥顶至桥台尾距离、台后坡长：用以确定立面和平面图中锥坡位置和尺寸。当台后坡长为0时不绘该锥坡，单位：厘米。顺桥向坡比、横桥向坡比：只填比例符号后的无量纲实型数值，例如1:1.5，只须填1.5。5.2.5 地面数模本系统提供了简单的地面数模功能，即从地面数模文件中读取地面控制点坐标X、Y、Z，系统根据这些散点自动划分成三角网，并用三维面将这些三角网连成地面模型。水位标高：系统根据给出的水位标高，绘一个大的平面，它与地面相交形成水面。单位：米。水位标高大于9000时无水面。水面上下游宽度：系统根据给出的水位标高，在两桥台之间按给定水面上下游宽度绘制一个水面，用以辅助下部结构造型。单位：米。宽度为0时无此水面。最小点距：地面数模文件中的点可能很密，并可能有重合点。桥梁地模往往不需要这么密，因此要用最小点距进行筛选，目的是删除过密的点，保持地面形状大体不变形，重点突出桥梁的造型。单位：米。最大点距：建三角网地模时，每个三角形边长的最大值。两点间距离大于此值的点不能构成三角形。如果最大点距填0，则三角形边长不受限制，所有点之间都用三角网连接。单位：米。水面下有效地模范围：桥梁地模水下部分渲染时看不到，为了减少地面模型图形实体总数，可将水面下有效范围以外的点删除。单位：米。地面数模文件：该文件是一个ASCII码可读文件，其格式为：散点的个数(占单独第一行)各散点的X，Y，Z坐标，每个散点三个坐标值占一行，长度不限 ，单位：米。5.3 结构信息（J）5.3.1 分段布孔 分段布孔参数主要用来确定全桥结构布置方案，参数不多但很重要。由分段布孔参数结合0号台伸缩缝中心桩号和桥台尺寸等可自动计算桥梁起止点桩号和各墩台中心桩号。分段布孔参数主要包括以下内容：段号： 整型参数起数值从小到大确定从左到右布孔次序。文字说明：字符串类型参数，长度限10汉字以内，用以简要说明各段结构形式。跨数： 确定每段包含的结构相同跨径相同的桥跨数。跨长： 单位：米，确定每段中各桥跨的跨长。造型分段数：决定上部结构每跨造型分段数，如果上部结构是直线，分段数可减少，如果上部结构弯的比较明显，分段书适当增加。0号台伸缩缝中心桩号：单位：米。分段布孔方案结合0号台伸缩缝中心桩号和桥台尺寸可自动计算桥梁起止点桩号和各墩台中心桩号。斜交角： 桥梁上下部结构斜交角度，单位：度。只有全桥上部为梁桥，且横断面为空心板或T梁时才能在AutoCAD R14中生效。5.3.2 上部结构说明：本框不输入数据，表中所列跨长在分段布孔中输入，桥型和横断面类型在上部结构信息输入框中确定。用鼠标单击表中某行，则右侧浏览框中出现对应段上部结构立面的示意图供参考。用鼠标双击表中某行，则弹出上部结构信息输入对话框。5.3.3 上部结构信息输入立面参数横断面参数说明： 本框提供梁桥、斜拉桥、悬索桥和拱桥四种常用的立面参数形式，并提供空心板、T梁、一室箱梁、扁箱梁、三室箱梁、钢板梁和组合梁七种常用的横断面参数型式供用户选择。不同立面和横断面可相互组合出28种上部结构形式。选定某种型式后，其对应的参数示意图和参数输入表的内容相应调整。用户可按参数示意图中的提示在参数输入表中输入或修改参数。 立面参数示意图中，参数的第一个字母为“n”表示无量刚整型参数用以控制构件数量；参数的第一个字母为“b”表示顺桥向水平尺寸，单位：厘米；参数的第一个字母为“c”表示横桥向水平尺寸，单位：厘米；参数的第一个字母为“h”表示垂直尺寸，单位：厘米。结构参数的跨长在分段布孔中确定，表中跨径方向以b打头的尺寸参数之和应小于跨长。 横断面参数示意图中尺寸参数以单个大写英文字母为标识或用文字表示其意义,尺寸单位均以厘米计。空心板、钢板箱和组合梁为等截面梁，不区分跨中和支点截面，其余可为变截面梁，要分别填入跨中和支点截面数据。 本系统立面和横断面参数共同构成上部结构构件参数，数据量较大，建议用户多从参考其它段和参考构件库按钮弹出框中选取类似的结构参数作为样板数据，然后在此基础上修改可大大提高数据输入效率。新的一组构件参数确定后按预览按钮可变换角度观察构件实际效果。如果有保留价值建议多用写入构件库按钮向构件库中添加供以后参考选用。5.3.4 下部结构 说明： 本框参数表中不直接输入数据，表中所列段号、墩台号、里程桩号是系统根据分段布孔和0号台伸缩缝中心桩号中有关参数确定的，墩台类型、基础类型和墩台高度在墩台信息输入框中确定。里程桩号也可在墩台信息输入框中修改。 用鼠标单击表中某行，则右侧浏览框中出现对应墩台的浏览图供参考。用鼠标双击表中某行，则弹出下部结构信息输入框供输入和修改墩台参数。 增加辅助墩按钮可在指定位置增加独立的墩台，辅助墩不在分段布孔的分段点上，如：悬索桥的锚碇、斜拉桥的边跨主梁下辅助墩、顶推连续梁施工中的临时墩等。辅助墩与一般墩台构件参数相同，输入方法相同，只是位置更灵活，个数任意不受分段布孔的限制。5.3.5 下部结构信息输入墩台参数基础参数说明： 本框提供U型桥台、轻型桥台、实体式桥墩、柱式桥墩、薄壁墩、塔墩和锚碇七种常用的墩台参数形式，并提供桩基础与扩大基础两种常用的基础参数型式供用户选择。不同墩台和基础可相互组合出多种下部结构形式。选定某种型式后，其对应的参数示意图和参数输入表的内容相应调整。用户可按参数示意图中的提示在参数输入表中输入或修改参数。 墩台顶至桥面距离,单位：厘米。对于桥台是指台帽或盖梁顶面至桥面设计标高距离，对于桥墩是指墩帽或盖梁顶面至桥面设计标高距离，对于塔墩是指下面第一道横梁顶面至桥面设计标高距离，对于锚碇是指主缆与锚碇体交点至桥面设计标高距离。 墩台参数表中所有尺寸参数均以厘米为单位。 盖梁横坡填设计坡值的百分数。例：2%填2。 柱数、排数、类型以及分离等控制信息均为无量刚整型参数用以控制构件数量和绘图方式等。 注意灵活运用构件参数变形规律，每种构件可变换出多种形状，如，圆柱轻型墩台与方柱轻型墩台、各种形式的塔墩等。 桥台和锚碇的桩号在对话框示意图中示出，桥墩和塔墩的桩号是指墩中心线的桩号，单位：米。辅助墩桩号可任意指定，交界墩即两种上部结构之间的过渡墩，其桩号可以指定为与按分段布孔信息推算出的桩号略有不同的数值，如图所示：5.4 执行模块（E） 5.4.1 全图(D) 在AutoCAD R14中建立完整的桥梁三维模型，包括桥面系、上部结构和下部结构以及地面三角网格图等所有细节。注意：绘图前先要启动AutoCAD R14。5.4.2 全桥结构图在AutoCAD R14中建立上部结构和下部结构的