构筑更加牢固的团结工程.doc

运用VB进行曲线钢束坐标放样黄武浩1 范 腾2（1、江西省交通设计院，江西 南昌 330002） （2、福建省高速公路养护工程有限公司，福建 福州 350012）摘 要：介绍了VB在等截面曲线箱梁桥钢束坐标放样上的应用，同时也介绍了曲线箱梁桥的钢束坐标的计算流程。关键词：信息工程；等截面曲线箱梁桥；钢束坐标放样计算；VB的应用0 前 言 随着桥梁工程的发展，预应力形式的曲线箱梁桥在公路上应用的越来越多，曲线的形式愈来愈复杂。这使得曲线箱梁桥预应力钢束计算数据非常多，放样工作量大，有时数据一多，利用手算计算非常困难，甚至不可能完成。针对这种情况，本人运用VB程序编制了一个曲线箱梁桥的钢束坐标计算的小程序，经手算验算计算结果是正确可靠的。本文将对此做一介绍。1 钢束坐标计算的流程1.1 选定局部坐标系钢束坐标放样是在局部坐标系中进行的，因此选好坐标系非常重要。桥梁平面设计线位于平面曲线内，横断面和平面设计线垂直。因此选用平面自然坐标系。以顺桥向平面设计线为X轴，竖直方向为Y轴，横桥向方向为Z轴，坐标原点位于箱梁起点侧的端截面底缘处。如图1示，Z轴为弧线坐标轴，顺路线前进方向为正。图1 1.2 预应力钢束分段桥梁平面处于左偏圆曲线段、左偏缓和曲线段及右偏缓和曲线段内,钢束顺桥向的变化没有统一的线形变化规律，需要将钢束分段分别计算。分段点为直缓点(ZH)、缓圆点(HY)、圆缓点(YH)和缓直点（HZ）等曲线要素点。将这些曲线要素点的桩号减去自然坐标系原点的桩号，可得各要素点的局部坐标X。 1.3 钢束导线点在局部坐标系中的坐标钢束形状由直线和圆曲线组成，可以用导线点坐标(X,Y,Z)和起弯半径R来描述。因此将钢束导线点的局部坐标求出来了，曲线箱梁桥的钢束坐标(利用竖曲线计算公式计算)也就确定了。1.4 钢束在局部坐标系中的坐标首先将中边腹板钢束导线点的坐标转成局部坐标系中的曲线坐标；然后按竖曲线计算公式沿路线桩号顺序每隔50cm的距离将钢束在局部坐标系中的坐标(X,Y,Z)求出来。2 边腹板钢束局部坐标的计算2.1 X坐标的计算桥梁平面处于曲线段内，因此边腹板钢束由圆曲线和缓和曲线组成。将中腹板钢束导线点的桩号减去原点的桩号，即得中腹板钢束导线点在局部坐标系中的X坐标。将X坐标和圆缓点（YH）、缓直点(HZ)、直缓点(ZH)，缓圆点(HY) 坐标比较，判断钢束导线点到原点0的线段L由哪些曲线段组成。根据线段L的曲线段组成，边腹板处的导线点坐标X边为：（1)若线段L处在圆曲线内，则边腹板处导线点的X坐标为:X边 = XR边 / R (1)式中：X边-边腹板处的X向局部坐标X-平面设计线处的X向局部坐标R边-边腹板钢束处和平曲线设计线处的平面曲线半径R-平曲线设计线处的平面曲线半径（2）若线段L处在缓和曲线内，则边腹板处导线点的X坐标为: X边 = X中 d(X-XZH)2/(2A2) (2）式中：A-缓和曲线的回旋参数 XZH-缓和曲线起点处的X向局部坐标d-边腹板钢束到平面设计线的偏距，在曲线凹侧取负号，反之取正号2.2 Y坐标的计算 由于桥梁处于超高渐变段内,横坡值随着桩号在变化。在计算Y坐标时需要先求出钢束导线点处箱梁截面处的横坡，再根据Z坐标由中腹板处换算到边腹板处。因此，边腹板处的Y坐标计算如下：Y边 = Y + Zi横坡 (3)式中：Y边-边腹板钢束处的Y向局部坐标Y-平面设计线处的Y向局部坐标i横坡-边腹板钢束处截面的横桥向坡度2.3 Z坐标的计算Z坐标的值是边腹板钢束导线点到平面设计线的距离，在平曲线左侧为负值，右侧为正值。3 箱梁钢束的坐标放样计算箱梁钢束分顶底板束和腹板束。 3.1 顶底板钢束的放样计算顶底板束分别位于顶板和底板内，其Y，Z坐标一般是定值， 各条顶底板钢束的X坐标随Z坐标不同而变化。故顶底板钢束的放样计算主要是计算X坐标，计算时按(1)（2）式计算。 3.2 腹板钢束的放样计算腹板钢束位于箱梁腹板内，其Z坐标一般是常数，X，Y坐标随平曲线和横向超高的变化而变化。因此腹板钢束的放样计算主要是计算X，Y坐标，计算的主要公式为式(1)(2)(3)计算。3.3 钢束的施工放样实地放样时，从原点0开始，每隔50cm的距离，按桩号顺序和Z坐标的值，将钢束的大地平面坐标位置放出来，通过两点将此桩号处的箱梁截面位置标示出来，再用钢卷尺量沿沿竖向量出Y坐标，即可将钢束定位。4 钢束坐标放样小程序的编制4.1 编制思路 钢束放样计算主要是计算钢束的X，Y坐标,尤其是X坐标。X坐标和钢束的平面曲线段组成有关。在计算前不知道原点到X坐标线段L在平面设计线上由哪些曲线段组成，因此假定线段L由直线段1、缓和曲线段1、圆曲线段1、圆曲线段2、缓和曲线段2、直线段2组成，按X坐标处的路线桩号和平曲线要素桩号比较，依次判断计算各线段的长度，再换算为局部坐标系中的长度，然后将各线段的换算长度累加即为X坐标的值。Y坐标的计算较简单，利用桩号内插将桥面横坡计算出来，再根据式(3)即可将Y坐标计算出来。4.2 程序流程在编制程序前按手算的计算过程，进行程序编制的流程划分和计算顺序确定。根据程序编制思路，计算流程如下图2示：输入原始数据 计算钢束导线点的局部坐标（X,Y,Z）沿桩号顺序每隔50cm钢束的坐标打印输出结果 结束计算 图24.3 计算输出结果计算后输出的结果有原始数据、过程数据、成果数据。输出的原始数据和供检查使用，过程数据供手算校对，以保证成果数据的正确性。利用电算计算最关键的是能和手算结果相吻合，才能保证计算的正确性。在计算时采用了以下几种方法进行验证：（1)将原始数据、中间数据、结果数据一起输出，形成计算书文件，以便用手算校对。（2）将计算结果利用钢束图形形状进行校对。经多次验证和调试，连接部位处的两端图形相吻合，说明程序计算结果是可信的。5 钢束放样计算实例以下是一座S形曲线连续现浇箱梁桥钢束坐标放样的实例：某高速公路枢纽互通主线上有一座预应力混凝土等高度曲线箱梁桥，上部结构左半幅桥跨径组合为(26m+26m+26m+26m+28.5m+28.5m)+(28.5m+28.5m+26m+26m+26m+26m+26m）+(26m+26m+26m+26m+26m+26m+26m),右半幅桥跨径组合为(26m+26m+26m+26m+26m+26m+26m)+(26m+28.5m+28.5m+28.5m+28.5m+26m+26m）+(26m+26m+26m+26m+26m+26m+26m)，下部结构为薄壁式桥墩，肋板式桥台，基础为钻孔灌注桩基础。桥面宽度为0.5m(防撞栏)+11.65m（行车道）+0.5m(防撞栏)+0.70m(分隔带)+ 0.5m(防撞栏)+11.65m（行车道）+0.5m(防撞栏)。桥梁横向超高坡度为3%渐变为-2%,桥面纵向坡度为1.15%，平面分别位于圆曲线(半径R=1518.111m，左偏)、缓和曲线(参数A=522.743m，左偏)、缓和曲线(参数A=585.376m，右偏)和圆曲线(半径R=1713.328m，右偏)上。运用这个小程序对此桥进行钢束坐标放样计算如下：（1)准备原始数据。将平面线数据，超高数据，桥梁起点桩号等数据进行输入，形成数据文件。（2）运行程序，按程序提示的操作顺序进行计算，如图3所示。图3 （3）查看计算书，核对输入的原始数据，并对中间的过程数据进行抽样复核。 （4）对计算结果进行编缉，打印输出。计算书如表1(由于篇幅所限仅列出部分的计算结果)所示：表1 左左腹板处1号钢束导线点坐标转换导线点钢束桩号坐标X(m)坐标Y(m)转换X(m)转换Y(m)半径R(m)125377.9751451.675144.81.5960225394.983162.0081.675161.8321.596-4325422.765189.791.675189.6741.626-8425424.795191.821.45191.7091.4030钢束坐标计算结果如表2所示：表2 左左腹板处钢束钢束坐标计算一览表序号钢束号N1N2桩号坐标X(m)坐标Y(m)坐标X(m) 坐标Y(m)125377.98144.81.596144.81.415225378.48145.31.596145.31.326325378.98145.8011.596145.8011.236425379.48146.3021.596146.3021.147525379.98146.8021.596146.8021.057625380.48147.3031.596147.3030.968725380.98147.8041.596147.8040.878825381.48148.3041.596148.3040.789925381.98148.8051.596148.8050.6991025382.48149.3051.596149.3050.6126 结 语由于曲线连续箱梁桥钢束的坐标放样计算的数据量很多，利用手工计算比较复杂，也很难保证每个数据的准确性。VB采用了面向对象的程序设计思想。它的基本思路是把复杂的程序设计问题分解为一个个能够完