[发明专利]一种三维混凝土高架桥的自动设计方法

说明书

本发明揭示了一种三维混凝土高架桥的自动设计方法，其包括如下步骤：S1、获取三维坐标；S2、断面网格划分；S3、三维网格连接；S4、横梁位置特殊处理；S5、建立下部三维结构；S6、桥梁整体结构融合。本发明的三维混凝土高架桥的自动设计方法，能有效提高高架桥三维设计的效率，降低设计成本。

技术领域

本发明涉及桥梁设计技术领域，特别涉及一种三维混凝土高架桥的自动设计方法。

背景技术

随着城市的发展，越来越多的高架桥在建设或者准备建设中，同时城市高架桥的建设中几乎全部采用凝土连续箱梁。同时由于整体技术的发展，和对材料利用率要求的提高，现在对于高架桥三维绘图方面的要求越来越高，将成为下一步设计人员绘图的一个重点。

但高架桥的三维绘图非常繁琐，是普通绘制二维平面图的几倍甚至是几十倍的时间，特别是异形混凝土箱梁，手动绘制几乎需要是几个月的时间，而现有的计算机辅助软件均不能满足设计的需求，所以这个工作会耗费设计人员的大量时间。同时BIM技术在路桥行业中将进一步得到应用，这就更要求在三维绘图方面要有快捷性和准确性，这些工作将给一般的设计单位带来很大的成本压力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种三维混凝土高架桥的自动设计方法，能有效提高高架桥三维设计的效率，降低设计成本。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种三维混凝土高架桥的自动设计方法，其包括如下步骤：

S1、获取三维坐标：

根据竖曲线、平曲线以及道路中心线求出结构线上点的三维坐标集合P_n(x_n，y_n，z_n)；

S2、断面网格划分：

根据已求出的点的集合以及输入断面个数参数，推断需绘制的断面的最佳位置，再根据横断面上的变化点将组成横断面的各条直线划分成若干个节点，将横断面中各个控制节点依绘制多边形为原则进行依次连接，在横断面中形成网格划分；

S3、三维网格连接：首先通过三维坐标计算得到每个断面中的各个控制节点三维坐标；然后将相邻的断面相同位置的多边形外缘线沿道路中心线方向依次相连形成三维面结构；按照此方法依次将所有的面相连，形成整体结构；

S4、横梁位置特殊处理：首先根据平曲线和横断面参数绘制横梁处断面，将建立好的横梁做成块，并建立一个自适应坐标系U1(x，y)；然后将整个块插入到三维坐标系中，并将块还原成为正常线型；再将自建坐标系U1转换融合到整体坐标系中，建立横梁三维图形；

S5、建立下部三维结构：首先根据高架桥整体设计需求选择数据库中合适的结构样式；结合计算机辅助制图系统中输入平曲线信息，确定桥墩的平面坐标位置；然后再根据竖曲线信息，计算桥墩高度、桩基长度等，从而确定桥墩三维图形；

S6、桥梁整体结构融合：将组成桥梁的所有结构在三维坐标下同时显示出来，按照实际的坐标与标高整体体现整个桥梁结构。

此外，本发明还包括如下附属技术方案：

所述步骤S1具体包括：

S11：根据高架桥整体设计要求，在计算机辅助制图系统中输入整体高架桥的平曲线和竖曲线；

S12：读取目标高架桥在平曲线中的道路中心线和结构线，记录两者在平面中的坐标，获取结构线上任一点的二维坐标P_i(x，y)；同时求出该点与对应的道路中心线的垂线，并记录垂线长度L_i与垂足点位置P_j；