桥梁参数化智能化设计绘图系统研发.docx

桥梁参数化智能化设计绘图系统研发葛胜锦1,2 杨安 1,2 潘 长平1,2 余培玉1 李军11.中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075 2.西安中交土木科技有限公司西安710075摘要：基于常见桥梁计算机辅助设计需求，结合桥梁参数化智能化设计绘图系统的功能和技术特点，阐述 了此类桥梁的参数化智能化软件研发内容和开发技术，简述了系统的特点和组成，重点说明了各软 件模块的功能要点和技术优势，并结合工程勘察设计现状说明了远程设计的应用，最后对系统的应 用情况进行总结。关键词：桥梁结构;桥梁软件;辅助设计;CAD;桥梁参数化设计块中迁移(共用)软件配置。桥梁参数化、智能化设计绘图系统上部结构设计绘图i|下部结构设计绘图变现预欧欧截浇制标标下下面箱桥系系部部箱梁梁列列结结粱设设设设构构设计计计计计计绘绘绘绘绘绘算图图图图图系系图系系 系 系系统统 统统统统统图1系统结构图3模块组成如图l所示，本系统目前由弯斜变宽现浇箱粱设计绘图CAD系统、下部结构计算分析CAE系统、大跨度变 截面箱梁设计绘图CAD系统、装配式桥梁设计绘图CAD系统等几个分系统(软件)组成，涵盖桥梁上、下部 结构的计算与绘图。31弯斜变宽现浇箱梁设计绘图CAD系统弯斜变宽现浇箱梁设计绘图CAD系统是结合数十年桥梁结构设计经验，特别是近20年来互通内箱梁的设 计经验而研制开发的一款大型结构设计绘图CAD系统，该系统可对各类弯、斜、坡、变宽、分又及异型连续 箱粱或简支箱梁进行参数化设计和智能化绘图，适用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构，同时支持中国规范和 欧洲技术标准，极大地提高了该类桥梁的设计质量和工作效率。该系统的顺利推出，将在很大程度上解放生产 单位大量的桥梁设计人员，并可提高设计文件的内在质量，增强市场竞争力，其技术含量目前在国内外均居领 先水平。弯斜变宽现浇箱梁设计绘图CAD系统可以绘制箱梁一般构造图、预应力钢束构造图、普通钢筋构造图、 横梁钢筋构造图(含预应力横梁)、附属公用构造图及材料数量表等，其先进性主要体现在以下方面：(1)采用成熟数学模型，可以绘制各类钢筋混凝土和预应力混凝土箱梁的全套设计图纸，实现了各类弯、斜、坡、变宽、分叉及异型连续箱梁或简支箱梁的准确绘制和工程量精确计算。(2)采用两级参数控制，字高等绘图基本参数采用系统配置方式，允许多项目共享或独享配置；跨径、 桥宽等设计基础参数采用项目配置方式，各项目独立配置，并支持项目模板和参数复制。(3)路线设计线平面线形及桥梁宽度信息输入支持三种模式，对等宽的直线和圆曲线桥梁，可以直接输 入设计参数；对纬地等常用路线设计软件设计的桥梁线形，可以直接读取软件数据文件；对只有双线图的桥 梁，可以直接选取路线设计线和路边线。(4)系统能自动进行智能化设计，支持等宽和变宽箱梁、连续和简支箱梁；在细部构造方面，支持单箱 室和多箱室、直腹板和斜腹板、平纵横一次和多次倒角模式。(5)系统提供完善的前、后处理接I=l，能直接从GQJS等计算软件读取箱梁一般构造和预应力数据，亦能 将用户输入到系统的箱梁一般构造数据自动输出至UGQJS、桥梁博士等桥梁专业计算软件。32下部结构计算分析CAE系统弋107：兰兰三主兰；三三三兰兰兰三喜三三蓁薹圣兰薹器囊篆霎黍菱囊黍雾篇桥梁下部结构计算分析CAE系统是结合数十年桥梁下部结构设计经验和我国公路桥梁下部结构设计现状及 市场需求而自主研发的一款桥梁下部结构大型计算分析软件，可对几十种常见墩台类型进行独立计算分析，同 时可对全联或全桥进行整体联动结构分析。该系统同时支持中国规范和欧洲技术标准，能提高桥梁设计工作效 率，加强设计文件的内在质量，提高桥梁下部结构优化设计的水平，同时该系统良好的二次开发性能也为及时 执行新标准规范和执行国外规范奠定基础。桥梁下部结构计算分析CAE系统在桥梁墩台结构分析计算后，可以自动输出中、英、法文等多种语言的 Word版计算书，其先进性主要体现在以下方面：(1)只需输入墩台尺寸、地震系数、力学指标、恒载活载等原始资料，系统即可自动计算各种荷载作用 下的各计算截面或控制设计截面的内力及各种内力组合结果，并进行承载力、强度、稳定性等验算。(2)可以完成常见的多种类型的桥墩桥台的结构分析计算，可以计算现行规范规定的各种类型的荷载， 上部结构形式可以是任意跨径的简支梁(板)及连续梁(板)，可以按现行地震规范对桥梁下部结构进行计算 分析。(3)可进行全桥(全联)联合计算，自动将汽车制动力、温度水平力及上部水平地震力等荷载分配到各个墩台，然后逐个墩台进行结构计算。 (4)对桥梁下部结构进行专业的结构分析计算，并提供强大的计算书输出功能，可自动输出内容详尽的多种格式的桥梁下部结构计算书，支持中、英、法文等多种语言版本。33大跨度变截面箱梁设计绘图CAD系统大跨度变截面箱梁设计绘图CAD系统是结合多年来变截面连续箱梁(刚构)桥梁设计经验和市场潜在需 求而自主研发的一款变截面箱梁设计绘图软件，实现了较大跨径和大跨径预应力混凝土变截面连续箱梁或连续 刚构箱梁的参数化设计和智能化绘图，极大地提高了该类桥梁的设计质量和工作效率，其技术含量目前在国内 外均居领先水平。大跨度变截面箱梁设计绘图CAD系统可以绘制箱梁一般构造图、预应力钢束构造图、梁段钢筋构造图、 现浇段钢筋构造图、横粱钢筋构造图、零号块钢筋图、齿板钢筋构造图及材料数量表等，其先进性主要体现在 以下方面：(1)采用两级参数控制，字高等绘图基本参数采用系统配置方式，允许用户独立于项目外进行单独配 置；跨径、桥宽等设计基础参数采用项目配置方式，支持项目模板和参数复制。(2)箱梁断面支持单箱室和多箱室、直腹板和斜腹板、单向坡(含平坡)和双向坡、平纵横一次和多次 倒角模式；支持多种零号块型式，可适用于变截面连续箱梁和变截面联系刚构。(3)采用独立界面架构设计，支持二维设计图纸预览及三维模型效果显示，提供参数化、可视化联动输 入，同时，系统提供实时参数检测功能，可以极大提供桥梁设计人员的设计效率。(4)系统提供完善的前、后处理接口，能直接从GQJS等计算软件读取箱梁一般构造和预应力数据，亦能 将用户输入到系统的箱梁一般构造数据自动输出到GQJS、桥梁博士等桥梁专业计算软件。34装配式桥梁设计绘图CAD系统装配式桥梁设计绘图CAD系统是依据交通运输部部颁通用图编S LIT作经验而自主研发的一款装配式桥梁 上部结构设计绘图软件，实现了装配式预应力混凝土连续箱梁或简支箱梁、装配式预应力混凝土连续T梁或简 支T梁、装配式钢筋混凝土或预应力混凝土简支空心板的参数化设计和智能化绘图，极大地提高了预制桥梁上 部结构的设计质量和工作效率。装配式桥梁设计绘图CAD系统可以绘制一般构造图、预应力钢束构造图、钢筋构造图、横梁钢筋构造 图、桥面现浇钢筋布置图及材料数量表等，其先进性主要体现在以下方面：(1)采用两级参数控制，字高等绘图基本参数采用系统配置方式，跨径、桥宽等设计基础参数采用项目 配置方式，按部颁通用图目录提供多个项目模板，并支持项目参数复制。(2)根据各地区通用图使用情况，允许对通用图细部结构进行局部定制，包括横坡、腹板斜率、横向联飞108系等。35欧标系列设计绘图CAD系统欧标系列设计绘图CAD系统是结合我公司承担全球最大公路工程总承包项目(阿尔及利亚东西高速)而 自主研发的一款以欧洲(法国)技术标准设计绘图软件，实现了基于欧洲(法国)技术标准体系的桥梁参数 化、智能化设计绘图。欧标系列设计绘图CAD系统模块包括两部分，第一部分是本系统中基于中国规范软件的欧洲(法国)技 术标准版，包括基于欧洲(法国)技术标准体系的现浇箱梁设计绘图CAD系统、下部结构计算分析CAE系 统、装配式桥梁设计绘图CAD系统；第二部分是专用的基于欧洲(法国)技术标准软件模块，包括基于欧洲(法国)技术标准体系的盖粱设计绘图系统、八字墙设计绘图系统。本系统先进性主要体现在以下方面： (1)智能化设计；支持钢筋自动布置，当钢筋超过标准长度时(中国规范和欧洲技术标准重大差异)，智能分析钢筋搭接方法及位置，完成智能编号，并自动统计考虑钢筋搭接后的数量； (2)基于欧洲(法国)标准体系研发，并考虑中国设计人员使用习惯，输出成果支持中文、法文等多种语言。4远程设计随着工程勘察设计市场的不断开放，勘察设计企业已经打破了原有的地域划分，一些优秀的企业走出了国 门。经营领域和地域的不断扩大，给勘察设计企业带来了新的活力，也带来了新的问题与挑战。传统的勘察设 计模式主要包括异地设计和驻地设计两种，异地设计是向现场派驻勘察队伍和少量设计人员，完成勘察、测量 工作后，将勘测数据带回指定的设计场所，然后再展开具体的设计工作，相关的勘测、设计、咨询服务或技术 管理人员的工作地点不尽相同。驻地设计是将勘察队伍和所有设计人员都派到现场，并在现场开展勘察、设计 或相关咨询服务工作。异地设计模式能够充分利用人力资源，但这种按部就班的工作方式，在现代经济突飞猛 进发展时期，根本无法满足甲方对设计周期的要求。驻地模式设计周期短，但由于技术人员在整个设计周期均 在工程现场，无法同时承担其他项目的工作，造成人力资源的严重浪费，影响了工程企业的生产能力。基于网络模式的远程设计是指在计算机和网络的支持下，分处各地的设计成员围绕一个工程设计项目，承 担相应部分的设计任务或其它技术工作，并行交互地进行设计工作，最终得到符合要求的设计结果的技术实现 方法。该方式能够支持各学科专家的共同工作，提高工作效率，缩短设计周期，增强产品的市场竞争能力，其 优势是设计前期阶段实现方案的协同，技术决策的优化，极大地消除设计周期中由于初期阶段的错误而造成的 更改和重复劳动。远程设计技术是一个多学科交叉领域，涉及网络、协同工作、数据库、计算机辅助设计等 技术，既是传统CIMS的延伸，又是随着信息网络技术的发展而提出的虚拟设计、敏捷设计的一部分。远程设 计利用信息网络和计算机辅助设计工具，实现跨空间、跨平台的多点协同设计，实现设计信息的共享，是提高 设计质量、缩短设计周期、增强企业竞争力的有效手段。桥梁参数化、智能化设计绘图系统以远程设计模式运 营，可以极大地改善目前勘察设计现状中所存在的问题。5应用及总结桥梁参数化、智能化设计绘图系统相关模块先后通过了第三方权威软件评测机构的检测。在国内的珠海机 场高速等多个项目中得到广泛推广应用；2007年，通过公司承担的全球最大的公路工程总承包项目阿尔及 利亚东西高速公路，基于欧洲标准的桥梁CADCAE系统(“桥易现浇箱梁设计绘图CAD系统”、 “桥易桥 梁下部结构计算分析CAE系统”、 “桥易欧标八字墙设计绘图CAD系统”、 “桥易欧标盖梁设计绘图CAD系 统”等)也得到了应用，并取得了良好的社会经济效益，显著提升了我国工程设计企业在国际上的技术实力和 形象。同时，桥梁参数化、智能化设计绘图系统各模块先后通过了省部级科技成果鉴定，鉴定结果为国内领、109矿；ii三三妻兰兰薹兰薹薹薹薹薹薹誊篆薹囊爹爹囊黍蓁蓁雾先，部分模块为国际领先，其成果还先后荣获了“中国铝业杯”首届中央企业青年创新银奖、陕西省优秀工程 软件一等奖，中交股份科技进步一等奖，中国公路学会(交通运输部)科技进步一等奖，中国勘察设计协会(建设部)优秀工程软件二等奖等。参考文献 1】1刘智，葛胜锦，杨安基于欧洲标准箱梁设计绘图cAD系统二次开发J】公路2008(9)：248251 2】彭卫兵，周康，潘国帅桥梁CAD设计软件研究进展与展望浙江工业大学学报J】20095(10)【3】黄羚，刘明生，任伟新基于工程图形对象的桥梁软件开发方法公路交