计算机在公路桥梁设计中的应用

1、计算机在公路桥梁设计中的应用随着科学技术水平的提高，计算机技术的应用已经消失在各行各业中，当前的大路桥梁设计和施工工作也广泛应用计算机技术为自身服务。在大路桥梁设计中，利用计算机技术对桥梁的结构、涵洞、隧道等工程的工程图举行设计已经屡见不鲜。大路桥梁的设计建设是当前一项重要工作，实行有效的科学手段，运用先进的计算机技术作为辅助，改善以往设计中存在的不足之处，依赖信息技术将基础建设工作做得更好。笔者按照多年的工作阅历，将大路桥梁中运用计算机技术的几个方面归结如下。一、大路桥梁设计中的计算机仿真和虚拟现实技术在大路工程设计中，仿真技术是设计工作的核心。工程设计工通过仿真技术对工程的结构运算以及施工

2、技术按实际状况给出的依据做出仔细的核算再决定设计方案。虚拟技术简称VR（VirtualReality），这项技术将计算机图形技术、计算机仿真技术以及传感器技术等多种先进的计算机技术优势结合在一起，给设计者供应直接和真切的三维图像，在大路桥梁设计工作中创建一个虚拟的施工环境，让设计者在趋于真切的环境中完美设计，确保设计的完善，是一种可视的交互环境平台。1.1大路计算机虚拟现实辅助设计（一）大路平面线形辅助设计大路平面是大路在地平面上的投影，大路的平面设计就是决定大路的走向和平面组成要素，以及各要素的参数信息，最后定出大路逐桩坐标。在平面设计中首先要按照地形等高线决定起点、尽头和中间的路面控制点。

3、这些点决定了将要设计出来的大路的大致走向和弧度。在大路设计中如何在等高线上选定控制点，需要考虑许多因素，如：1.平面线形应继续、与地形、地物相适应，与四周环境相协调。2.要保持平面线形的均衡与连贯。3.避开产生继续急弯的线形。4.要满意大路设计规范对各级大路平面线形设计要求。选定大路控制点后，要完成大路的组成计算，大路平面线形主要是由直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线这样的方式组合而成。（二）大路纵断面辅助设计沿着道路中线竖直剖切然后绽开即为路线纵断面，它总是一条有起伏的空间线，大路纵断面设计主要的任务是按照汽车的动力特性、道路等级、当地自然条件以及工程经济等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，

4、以便达到行车平安快速、运送经济合理及乘客舒服的目的。这些要求必定需要大路要有好的纵断面组成。纵断面图是道路纵断面设计的主要成绩，也是道路设计的重要技术文件之一。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能精确的定出道路的空间位置。在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是按照中线上各桩点的高程而绘制的一条不规章线，反映了沿着中线地面的起伏变化状况；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规章样子的几何线，反映了道路路线的起伏变化状况。在系统中纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的，直线即匀称坡度线，有上坡和下坡之分，在直线的坡度转折处为平顺过渡的一段缓和曲线，这段

5、曲线就是竖曲线，按坡度转折的形式不同，竖曲线有凹有凸。纵断面地面高程的猎取按照平面设计方法的不同，纵断面地面线数据的采集方法亦有所不同。倘若采用实地定线，则纵断面地面高程主要通过对大路中桩举行水准测量获得;倘若采用纸上定线，可通过人工按照纸上定线结果在大比例尺地形图上读取中桩高程。上述方法是纵断面数据采集的传统方法。更先进的方法，可先建立DTM，由系统按照适当的算法举行高程内插，从而得到中线上各点的地面高程。因为本文未争论DTM，同时系统不支持DTM，因而仍采用传统的方法。纵断面线形设计平面线形决定后，如何让计算机自动产生最优的纵断面，始终是研究人员和工程技术人员感爱好的问题，国内外有关部门也

6、举行了大量的研究，并获得了初步成绩，但仍需要人工给出初始方案。目前，国内多数CAD系统仍采用人工方法设计纵断面，通常是由计算机将输入的纵断面地面高程资料处理后，在屏幕上显示或由绘图仪绘制纵断面地面线图，由工程师设计纵坡，设置竖曲线计算参数，并将有关设计参数输入计算机，由计算机程序完成纵坡计算、竖曲线计算以及设计高程、填挖高度计算等内容，输出设计图表。本文亦采用这种方法，考虑到在屏幕上显示纵断面地面线不如以图纸方式输出直观，因而在程序中设置了输出外业纵断面图的模块，供设计人员试坡使用。固然，在纵断面设计过程中，设计人员要按照规范的要求，结合大路的等级、设计车速、沿线地形、地质、水文等自然条件，综

7、合考虑筑路材料、工程造价、桥涵、防护、排水等构造物的布置以及平纵面协作等多种因素，来合理地决定路线的纵断面，要求设计者有较高的业务水平和丰盛的设计阅历，这部分工作主要由人工来完成。1.2道路模型的建模虚拟场景中，实体建模是主要的部分，也是最重要的场景内容。而在虚拟场景中，三维实体包括静态和动态两种。道路模型在漫游系统中，道路是静态的场景，又是主要的交互对象，因此，对它的建模采用几何建模的方法。关于道路实体模型的建立，首先是获得建模数据，道路的高程数据和几何样子以及曲线、拐角、弯度等数据来自平面图、剖面图等建造图纸，此外还包括详细的尺寸和比例。在基础数据的基础上建模完成后，还要对模型举行相应的纹

8、理映射，纹理数据的来源主要是实体的正向照片，也惟独正向拍摄的照片才有纹理利用价值。第二是模型的建立，按照CAD图纸，在3Dmax中建立三维模型，留意尺寸比例的因素，尽量削减线性的大幅度变化，留意隐蔽面的消隐，削减系统内存的占用，提高运行速度和效率。本系统中，模型导入OPenGL前是没有纹理的，所需要做的工作就是将所拍的照片制成纹理图片格式存储起来，在openGL中，由函数makeImage（）产生调用，并且全部纹理映射的初始化工作都在程序myinit（）中举行。由g1TexImage2d（）说明一个全辨别率的图像，其参数指出了图像的尺寸、图像类型、图像位置和图像的其它特性，接着继续调用函数g1

9、TexParameter*（）说明纹理怎样缠绕物体和当象素与纹理数组中的单个元素不能准确匹配时如何过滤色彩；再接着用函数g1TexEnv*（）设置画图方一式为GL_DECAL；最后，调用函数glEnable（）启动纹理映射。二、计算机的优化与建模技术在大路桥梁建设工程的计划、设计、施工以及管理过程中，设计者们运用计算机技术中的优化和建模技术全面综合的考虑在经济、时光上的有效组合，以期实现效益最大化。建造设计的系统模型设计包括基础模型、设计模型以及施工模型。其中设计模型工作要将工艺参数和施工进度综合起来考虑，以此便于反映施工模型和设计模型之间存在的差异和交互作用。比如AutoCAD软件系统的主要

10、功能就是用来做辅助绘图工作的，因此这个软件系统具有强大的绘图功能。目前，这款软件随着版本的不断升级，它在本来的二维绘图编辑功能上增添了较强的3D立体绘图功能以及实体造型技术，让设计工在更优化的环境中举行相关设计。三、计算机供应的协同工作系统技术20世纪80年月中期，计算机所支持的协同工作技术提出之后，受到了人们诸多关注，在当前的建设设计工作中，越来越受到重视，到目前为止，已经进展成为该技术领域中最快的研究方向之一。CSCW（ComputerSupportedCooperativeWork）的详细含义是指人们无论在什么地方处于什么群体，在计算机技术的协助下，都可以在一个虚拟分享的环境中举行沟通和

11、磋商，进而高效迅速的将一个共同任务完成。而人、计算机以及相关的环境在计算机技术的引导下，形成了一个可以举行研究的系统。大路桥梁建设正是运用这个系统将设计作为一个共同任务，让相关的设计者一起研究，发挥囫囵系统的最佳效益。四、计算机CAD技术计算机CAD技术产生于20世纪50年月后期，起用于发达国家的航空事业和军事工业。在计算机技术中，它的应用涵盖了工程设计、机械制造以及图纸测画，成为最有影响的高新应用技术。在大路桥梁的设计工作中，为了缩短整体工程的工期，将CAD、CAE、CAM三者举行比较之后，提出了并行工程的思想，简称CE。该工程的实施主要要求企业及相关人员建立可以分享的数据库，在计算机网络技

12、术的支持下，衍生出PDM系统。进入20世纪80年月之后，设计领域中的PDM系统又进展为PDMII系统。此外，TQ-16/TX计算机技术也从本来的TQ-16/TX系统软件转换为TQ-16/TX1新型系统软件，并且在磁鼓以及磁带上建立了程序库，增大了存储容量范围，使得数据的输入更快，运算效率更高，在大路桥梁的设计中取得了良好的效果，深得广大设计者的热爱和赞扬。五、计算机ERP技术ERP技术是生产管理领域提出来的提供链管理概念，这一技术的适用范围很广，包括人力资源管理，设备设施管理以及数据分析管理等。应用计算机ERP技术，将其软件本身强大的包涵性和兼容性应用到设计工作中，可以和建造企业常用的建造CA

13、D软件以及结构受力分析软件相结合，高度集成，并通过Internet/Intranet将建造企业内部的提供链和外部的施工状况衔接起来举行管理，完成设计、物流、信息流、资金管理多方面的有效转移和优化，以便适应在新的竞争环境中市场对建造企业及相关工作提出的高质量、低成本、高平安的要求。六、计算机应用程序编程语言及其程序设计开辟技术大路桥梁在施工路线以及完工测量的工作中，在没有很专业的软件举行辅助的状况下，要想绘制出大路的施工设计图是很困难的，而且工作量大，过程繁琐，既费神又简单消失错误。特殊是在大路建设设计中，需要在短时光内将测量到的相关数据转换成纵断面上的地面线，才干举行线路审核。应用Mi-crosoftExcel、AutoCAD供应的VBA功能，将MicrosoftExcel表格中所标识出来的桩号以及地面高程等相关信息都读取出来，再在AutoCAD文件里面用文字和线条等多