钢束数字化编辑在桥梁设计软件中的开发与应用

摘 要

为了优化我国桥梁工程的设计质量，进一步提高桥梁中钢束编辑工作的效率，笔者对现有的钢束结构编辑软件进行了分析，设计开发了适合桥梁设计的钢束数字化编辑软件。在本论文中，笔者首先介绍了桥梁设计中钢束编辑的相关知识，而后对钢束数字化编辑软件的设计与开发应用进行了分析，包括其应用步骤和应用优势等。

【关键词】桥梁设计 钢束数字化编辑 开发与应用

1 桥梁设计中钢束数字化编辑的概述

近来，我国桥梁的结构设计大都依托桥梁设计软件实现，钢束是预应力混凝土结构应力计算和施工图纸的不可缺失的重要组成部分，其设计质量直接影响了桥梁的质量。传统的钢束结构设计大都依靠设计师手工计算完成。设计师结合桥梁的线型、承重、建筑材料、施工环境等参数，计算分析出钢束的受力并设计出钢束的结构。这个过程需要反复大量的计算，并不断根据新的计算结构编辑调整钢束的结构以满足桥梁的设计需求。这不仅降低了桥梁设计的效率，而且给设计师带来了繁重的工作量。

钢束数字化就是将许多复杂多变的桥梁结构信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据为基础建立起适当的数字化模型，并把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理的过程。钢束的数字化模型建立后，由计算机计算代替人工操作，实现钢束的自动设计和自动制图。这不仅可以大幅度提高桥梁的设计效率，减轻设计师的工作负担，而且极大提高了桥梁的设计精度，从而提高了桥梁的质量，因此钢束的数字化显得尤为重要。

2 钢束数字化编辑的设计与开发

2.1 钢束数字化编辑的设计

当代社会是一个信息化高速发展的社会，计算机技术不断成熟，并被广泛应用于我国社会生活的各行各业之中，充分发挥了其应有的作用，提高了工作效率。在桥梁工程钢束编辑过程中，工作人员也开始注意到计算机技术，并尽力将这两方面融合起来。

在钢束编辑的过程中，钢束信息的输入最简单直接的方法是绝对坐标法，即输入钢束控制点的绝对坐标，它要求所有钢束在同一坐标系内。这种方法在简单的应用环境中很容易实现，但是其应用不广泛，限制大，不通用。之后，相对坐标法的输入虽然提升了传统坐标的效率，但仍存在很多问题，比如相对坐标定位不准确的问题。而钢束数字化编辑的出现却解决了传统方法无法解决的问题：钢束数字化编辑中引入参考线输入的方式，预先定义参考线的几何曲线，在生成几何曲线的时候建立一个绝对坐标系，充分考虑钢束的控制点与参考线之间的关系，在绝对坐标系下建立钢束数字化模型，实现钢束的分析与计算，并绘制出最终的钢束结构图，通过修改或调整钢束的特征点，实现对钢束修改或重构，完成对钢束的编辑。这种新型的钢束编辑软件是一个完全参考线支持的钢束通用数字模型，运行效率较高。

2.2 新型钢束编辑软件的开发

基于钢束的数字化模型，设计计算机程序中的数据结构，如图1所示。

一个构件钢束数据的C++表达为

struct CTendonData{ //一个构件钢束数据

CString m_Name；//构件名字

CBeamTypeTable m_TypeTable；//钢束类型表

CBeamLayOutTable m_LayOut；//钢束布置表

CBendingType m_HSecType；//平弯类型表

CBendingType m_VSecType；//竖弯类型表

int m_GSType；//预应力钢束类型

}；

在构件钢束数据中定义与钢束相关的关键参数，包括构件名字，钢束类型表，钢束布置表，张拉批次表，锚面表，平弯类型表，竖弯类型表，预应力钢束类型。针对每个关键参数再次定义该关键参数中的特征信息，最终形成图1所示的完整的钢束的数字化模型。钢束的每个特征点均被定义，通过对特征点的赋值，将钢束转化为图形通过计算机呈现。

具体的，我们用计算机做出钢束的三维曲线图，通过投影将钢束的线型刻画出了，并将其立面图和平面图的相关信息总结为钢束的竖弯信息（即竖弯类型表CBendingType）和平弯信息（即平弯类型表CBendingType）。就前者来说，钢束的竖弯信息主要包含钢束特征点或特征段的信息，总结为段结构信息，每段的输入类型（即段类型Integer）分为LL型即导线段、LA型即直线倾角段、R型即参考线偏移段和RR型即参考线中的圆弧过渡段。最终绘制出LL型钢束的结构图，如下图2所示。

图2中A、B、C、D为钢束的4个导线点，LEFT、RIGHT为X方向参考线，TOP、BOT为Y方向参考线，每个点到X方向参考线的距离为X，到Y方向参考线的距离为Y。

3 新型钢束编辑软件的应用

钢束数字化编辑的命令介绍：ST：添加段；SW：竖弯设计；SREF：选择参考线；PT：点创建钢束段；MT：设置钢束对称；BZ：自动布置；ET：导出钢束数据；IM：导入钢束数据。

钢束编辑流程：

（1）在竖弯视口中连续调用PT命令，设置钢束的导线点，形成竖弯信息（如图3所示）。

（2）在平弯视口中连续调用PT命令，设置钢束的导线点，形成平弯信息。

（3）调用BZ命令自动布置钢束形成横向布置信息。

（4）调用IM命令导出钢束数据到属性表（其中钢束类型表如图4所示）。

（5）点击计算按钮，由钢束计算模块从属性表取出钢束输入数据并计算，得到完整的桥梁设计中所需的钢束数据库。

（6）点击绘图按钮，由钢束绘图模块从钢束数据库中获取绘制所需的数据表，连接AutoCAD软件，绘制钢束工程图纸（如图5所示）。

与普通的钢束编辑方法相比，本文介绍的钢束编辑软件具有较大的应用优势。首先，在设定钢束定位线时我们采用导线点定位法和圆弧角定位法，通过专业的CAD软件确定点的坐标以及其对应的过渡半径等。同时，还要利用CAD软件生成相应的线型。在这个过程中，我们必须在计算机内输入一定的编辑代码，然后计算机通过一定的程序，将这些代码进行分析，最后得出我们想要的结构，这极大地提高了设计工作的效率。其次，通过参考线的输入，计算机可以自动进行工作，相比绝对及相对坐标输入法来说，应用前景更为广泛。再次，工作人员通过钢束的平弯信息、竖弯信息以及对称布置等，进行系统的计算、分析及筛选工作，大大提高了工作效率。

4 结论

由于施工地点的状况不同，各种桥梁的结构形式也会不同。在进行桥梁工程设计时，我们必须做好钢束的编辑工作。随着社会的发展，传统钢束编辑方法的弊端也不断显现出来。为此，相关工作人员都进行了大量的研究，笔者也不例外。本钢束编辑软件可以从更大程度上提高工作效率，做好钢束线的定位，并能对其进行合理的修改与调整，从而使得桥梁钢束编辑结构的性能会更加地良好，桥梁工程的设计质量也会大有提高。在未来的工作过程中，我们每个人都应该努力研究，加快创新，不断完善现有的钢束编辑软件。

参考文献

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作者单位

上海同豪土木工程咨询有限公司 上海市 200092