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        橋梁勘察設(shè)計輔助軟件設(shè)計研究

        2020-09-23 08:19:52張亞州孔凡弦
        建材世界 2020年4期
        關(guān)鍵詞:跨徑示意圖繪圖

        張亞州,孔凡弦

        (中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司,武漢 430052)

        隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,以及橋梁建造、設(shè)計技術(shù)的逐漸成熟,越來越多的標準化、裝配式橋梁被應用于新線橋梁、改擴建橋梁項目中。裝配式橋梁具有施工方便、施工質(zhì)量易控制的優(yōu)點。

        在橋梁的勘察設(shè)計過程中,橋梁勘察、設(shè)計軟件發(fā)展迅速,目前較為成熟的有橋梁大師、橋梁通、橋梁專家系統(tǒng)等。這類軟件可以快速生成橋型布置圖、平面圖等信息,可以極大地提高生產(chǎn)效率。然而由于項目實際情況、需求的多樣性,目前還沒有軟件能將橋梁勘察設(shè)計過程中的所有任務(wù)集成到軟件中,并且由于各個設(shè)計院具有自己的繪圖默認習慣,軟件無法滿足各個單位的個性化需求[1]。為提高橋梁勘察設(shè)計效率,將生產(chǎn)力從繁重、重復的工作中解脫出來,一些勘察設(shè)計人員借助excel、autolisp等軟件制作了與自己工作密切相關(guān)的小插件,提高了生產(chǎn)效率[2-4]。然而excel與cad交互性較差,且許多任務(wù)如繪制橋梁分聯(lián)示意圖等,需要在cad中生成或改變新圖元等工作,無法簡單采用excel完成。Autolisp為autocad的內(nèi)置編程語言,與cad交互性較好,但是需要一定編程基礎(chǔ),且其可視化效果較差。

        鑒于以上原因,作者基于MATLAB語言[5]設(shè)計了一款橋梁勘察設(shè)計軟件,主要處理勘察、設(shè)計階段的重復性工作,簡單、快速、準確完成計算、繪圖任務(wù)。軟件設(shè)計有GUI截面[6],且采用參數(shù)化設(shè)計[7],可以更大程度地適用于不同類型、不同要求的計算、繪圖任務(wù)。

        1 軟件總體設(shè)計

        軟件實現(xiàn)的三大功能:測量資料的轉(zhuǎn)換,根據(jù)跨徑提測量資料,畫分聯(lián)示意圖。軟件根據(jù)對數(shù)據(jù)的處理階段可以分為三個模塊:前處理、分析計算、后處理模塊。前處理主要是獲取數(shù)據(jù),這里主要采用了兩種,一種是通過讀取excel文件的方式獲取其中的數(shù)據(jù),另一種是通過在gui界面上根據(jù)用戶輸入獲取數(shù)據(jù)。分析計算模塊為軟件的核心功能,該模塊根據(jù)不同的要求進行編寫,主要為對數(shù)據(jù)的處理、計算等,需要注意的是該模塊需要根據(jù)功能分析做好規(guī)劃,這也是需要向有經(jīng)驗的員工請教的地方,軟件需要完成什么樣的任務(wù),如何做更為便捷。最后是后處理模塊,該部分主要功能是將計算結(jié)果進行輸出,該部分需要對其他軟件的接口數(shù)據(jù)進行充分調(diào)研。

        2 軟件功能介紹

        2.1 測量數(shù)據(jù)處理模塊

        在項目定測階段,橋梁設(shè)計人員需要與測量單位互相提供要求及成果,然而由于使用軟件的差別,測量環(huán)境的影響等,測量單位提供的測量結(jié)果往往無法直接導入到橋梁設(shè)計軟件中,如設(shè)計橋梁時,需要中樁地面線,以及左右各n米的地面線,然而由于無法每次都精準地測量到左右n米處的地面高程,或者由于環(huán)境條件制約,只能測其左右位置地面高程,因此,本軟件提供了一種對原始測量數(shù)據(jù)的處理模塊。主要實現(xiàn):

        1)根據(jù)測量單位提供的相對距離絕對高程測量數(shù)據(jù),將其轉(zhuǎn)換為相對距離相對高程(即抬桿法)格式。

        2)根據(jù)測量單位提供的相對距離絕對高程測量數(shù)據(jù),采用內(nèi)插法(相似三角形原理)輸出左右n米縱斷面線,并生成scr腳本文件,導入到cad中。

        2.2 測量資料模塊

        在外業(yè)勘察期間,往往需要多專業(yè)的配合,專業(yè)之間通過互提資料單等方式提出測量要求和提供測量成果。橋位地形測量便是其中一項。在橋梁布孔之后,需要測量橋墩處的地形資料,并且當跨徑較大時,還需要根據(jù)要求進行加測。本模塊實現(xiàn)的功能即是根據(jù)跨徑和起始點樁號,提供寫有測量樁號的excel文件。

        2.3 分聯(lián)示意圖模塊

        在多數(shù)橋梁繪圖軟件(如JSL-橋梁專家系統(tǒng))中,生成的圖紙并無橋梁分聯(lián)示意圖,且當橋梁的跨徑較大、橋孔較多時,分聯(lián)示意圖的繪制將花費較多時間,本模塊實現(xiàn)根據(jù)跨徑等信息生成可被autocad直接讀取的腳本文件,在軟件中,用戶可以指定支座信息包括類型和型號。

        2.4 用戶界面(GUI)

        該軟件的界面如圖1所示,文本框為可輸入信息,其中灰色已存在的文字為默認設(shè)置。軟件采用MATLAB進行編寫,該軟件具有對用戶友好,且可對多種格式的數(shù)據(jù)進行讀寫,這一點在多軟件之間的交互非常重要。

        3 軟件編制原理

        3.1 模塊1的實現(xiàn)原理

        在模塊1,即測量資料的格式轉(zhuǎn)換中,主要分為兩個功能:將測試所得的地形數(shù)據(jù)由相對距離絕對高程轉(zhuǎn)成相對距離相對高程和根據(jù)相對距離計算左右一定距離的高程。在這個問題中需要準確識別每個橫斷面的測點數(shù)量,這也是采用excel軟件較難處理的問題。在MATLAB可以采用元胞數(shù)組,元胞數(shù)組在讀取excel文件后,對excel內(nèi)的每一個位置均讀入變量內(nèi)的一個元胞,可以采用以下語句選擇非零元胞(即剔除空白處):

        Da =xlsread(strh,Sheet{kk});

        Ca =sum(Da(i+1,:)>0);

        在確定每個斷面的測點數(shù)之后,即可采用后續(xù)的邏輯關(guān)系計算抬桿法。

        在計算左右各n米處縱斷面線時,步驟是先找到一組數(shù)據(jù)Di,Di+1,使Di

        3.2 模塊2的實現(xiàn)原理

        模塊2實現(xiàn)的功能為根據(jù)給出的跨徑組合,輸出測量資料。該部分采用MATLAB軟件的優(yōu)點主要為可以根據(jù)提供的資料快速、自動形成excel文件。在軟件中可以設(shè)定兩個測量斷面之間的最大間距,也可以根據(jù)常用的跨徑設(shè)定確定的測量形式(%后為注釋內(nèi)容,不編譯):

        maxspn=10; %最大間距

        sp25=[8 8 9]; %25 m跨徑的分法

        sp35=[8 9 9 9]; %35 m跨徑的分法

        3.3 模塊3的實現(xiàn)原理

        模塊3的功能是根據(jù)提供的跨徑信息,在cad中畫出分聯(lián)示意圖。Autocad提供了腳本文件的交互方式,即以.scr格式的文件加載到Autocad中。

        在一組分聯(lián)圖中,共有分聯(lián)線、支座標識、支座型號、支座類型、橋墩編號、伸縮縫型號等信息,軟件的解決方案為:根據(jù)用戶輸入,確定一個分聯(lián)線的起點,并以此為原點,計算其他元素距該起點的相對位置,然后根據(jù)該相對位置確定其他元素各繪圖組碼值。在確定完各繪圖元素的組碼后,生成.scr文件供autocad調(diào)用繪圖。下列代碼為matlab寫出.scr文件的操作。

        fid=fopen('fenlian.scr','w+');

        fprintf(fid,'(command "text" (list %.3f %.3f) "" "90" "D80型伸縮縫") ',zz2(1),zz2(2));

        fclose(fid);

        3 結(jié) 語

        所編軟件起源于某項目的定測詳勘期間,在此期間得到了多次實踐校核并不斷修改完善。使用該軟件可省去部分重復性工作,特別是大量、同類的無創(chuàng)造性的工作,提高效率。

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