专利名称：变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法
技术领域：
本发明涉及桥梁设计技术领域，特别涉及一种针对变宽高架桥边腹板平面线形进行自动设计的方法。
背景技术：
随着经济发展，城镇汽车保有量的增大，城市高架与地铁成为解决城市交通拥堵的较好方法。在城市高架及立交的桥梁形式选择上，变宽高架桥占了很大的比例。然而由于变宽桥梁的结构较为复杂，特别是变宽高架桥的边腹板平面线形特别复杂，现有的计算机辅助设计软件均无法满足自动设计的需要，设计人员通常需要耗费相对于一般桥梁5倍的时间进行设计和绘图工作，而且每次设计往往只能针对一种规格的桥梁，通用性较差。因此变宽桥梁边腹板平面线形的设计对设计人员来说是一件极为头疼的事情，设计人员的工作量很大，对一般的设计单位而言成本较高，而在国内外也尚未出现针对此种桥梁的自动设计技术。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可实现变宽高架桥边腹板平面线形自动设计的方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法，其包括如下步骤:I)根据设计参数在计算机辅助制图系统中绘制道路结构边线和道路中心线，由计算机辅助制图系统判断道路结构边线、道路中心线的线形方向，及道路结构边线、道路中心线的长度；再根据道路结构边线、道路中心线确定始横梁和终横梁；将道路结构边线分割成距离为d的等距离小段，并在道路结构边线上标注划分点，利用导函数定义求出各划分点的切线角度、法线角度，利用内插法求出各划分点处的悬臂长度，生成悬臂线；2)根据设计参数在计算机辅助制图系统中绘制变宽高架桥的钢束立面图，并根据立面图求出钢束始点与终点的相对坐标，求出两点之间的X方向间距L，将间距L划分为距离为d的等间距小段，在各划分点做垂直线，求出垂直线与顶板线及各钢束的交点，确定钢束上各划分点处距顶板线的距离disi ；3)将道路中心线划分为数个距离为d的等间距小段，利用导函数定义求出各划分点的法线，根据法线与结构边线、悬臂线的交点确定桥宽、悬臂长度、道路中心线距道路边线的距离，然后再根据上述桥宽、悬臂长度、道路中心线距道路边线的距离，及变宽高架桥的坡度与倾斜度参数，形成变宽高架桥横断面的顶板线、底板线及边腹板边线；4)根据步骤2)的划分，将边腹板边线沿X方向依次移动d长度的距离，同时顶板线根据相应的划分点依次向下移动disi，确定偏移后各划分点处边腹板边线与顶板线的交点，连接各交点即可形成边腹板的平面线形。优选的，按比例距离为d的等距离小段长度为50cm。
优选的，在步骤I)中，生成悬臂线后，应判断生成的悬臂线是否与终横梁、始横梁相交，如不相交则应延长悬臂线使其与终横梁、始横梁相交。上述技术方案具有如下有益效果:采用该方法可实现宽高架桥边腹板平面线形的自动化设计，设计人员只需输入常规参数即可绘制出边腹板平面的线形，可有效减少设计人员的工作量，提高工作效率，同时可有效降低设计单位的设计成本。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图对本专利进行详细说明。
图1为本发明实施例悬臂线的设计示意图。图2为本发明实施例钢束立面图的设计示意图。图3为本发明实施例中钢束上一划分点距顶板线的距离disi的示意图。图4为本发明实施例中桥宽、悬臂长度的示意图。图5为本发明实施例变宽高架桥横断面的示意图。图6为本发明实施例顶板线、边腹板边线的偏移示意图。图7为本发明实施例边腹板的平面线形图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细介绍。如图1所示，先根据设计参数在计算机辅助制图系统中绘制道路结构边线L1、L2和道路中心线L3，从图层中判断结构边线L1、L2，道路中心线L3，根据道路结构边线L1、L2，道路中心线L3的始点，终点判断线形的方向，本实施例中道路结构边线、道路中心线的线形方向定为从左向右，如果判断线形的方向为从右到左，则应改变起始点位置，将线形改为从左到右。从已知道路结构边线L1、L2与道路中心线L3确定始横梁Ci与终横梁Cj，并确定两条道路结构边线长度；利用函数将已知的道路边线分割成距离d为50cm左右的等距离小段，并在道路结构边线上标注划分点。利用导函数的定义求出各划分点的切线角度，同时求出法线角度beta_i，利用内插法求出各划分点处的悬臂长度，并在法线方向或法线反方向方向求出离deltaL的点的坐标,并连接该点pi,生成悬臂线Lxi, Rxi, i =Ito (numdivide+1)。求出悬臂线Lxi，Rxi后，应判断Lxi (Rxi)是否与始横梁Ci交叉，如果交叉，求出交差点在曲线Lxi的位置，如果不交叉求出曲线Lxi的延长线与曲线Ci的交点pi。判断Lxi (Rxi)是否与终横梁Cj交叉，如果交叉，求出交差点在曲线Lxi的位置，如果不交叉求出曲线Lxi的延长线与曲线Cj的交点pj，保留pi与pj之间的曲线，其余删除。然后根据设计参数在计算机辅助制图系统中绘制变宽高架桥的钢束立面图(如图2所示)，并根据立面图求出钢束始点与终点的相对坐标，求出两点之间的X方向间距L，将间距L划分为距离d为50cm等间距小段，并在各划分点Ni做垂直线，求出垂直线与顶板线及各钢束的交点，确定钢束上各划分点处距顶板线的距离disi (如图3所示)。接着再将道路中心线划分为数个为距离为d的等间距小段，利用导函数定义求出各划分点pi的法线，求出法线与两个结构边线的交点Pl1、Pri,以及法线与两个悬臂线的交点xl1、xri，进而确定桥宽B1、悬臂长度Bx1、道路中心线距结构边线的距离Dl、Dr (如图4所示)。然后再根据上述B1、Bxi, DU Dr及输入的变宽高架桥的坡度与倾斜度参数形成变宽高架桥横断面的顶板线、底板线及边腹板边线(如图5所示)。接着依据钢束上各Ni划分点的划分，将边腹板边线沿X方向依次移动d长度的距离，同时顶板线根据相应的划分点依次向下移动disi，确定偏移后各划分点处边腹板边线与顶板线的交点Pxy (如图6所示)，连接各交点Pxy即可形成边腹板的平面线形(如图7所示)。采用该方法可实现宽高架桥边腹板平面线形的自动化设计，设计人员只需输入常规参数即可绘制出边腹板平面的线形，可有效减少设计人员的工作量，提高工作效率，同时可有效降低设计单位的设计成本。以上对本发明实施例所提供的一种变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法，其特征在于，其包括如下步骤: 1)根据设计参数在计算机辅助制图系统中绘制道路结构边线和道路中心线，由计算机辅助制图系统判断道路结构边线、道路中心线的线形方向，及道路结构边线、道路中心线的长度；再根据道路结构边线、道路中心线确定始横梁和终横梁；将道路结构边线分割成距离为d的等距离小段，并在道路结构边线上标注划分点，利用导函数定义求出各划分点的切线角度、法线角度，利用内插法求出各划分点处的悬臂长度，生成悬臂线； 2)根据设计参数在计算机辅助制图系统中绘制变宽高架桥的钢束立面图，并根据立面图求出钢束始点与终点的相对坐标，求出两点之间的X方向间距L，将间距L划分为距离为d的等间距小段，在各划分点做垂直线，求出垂直线与顶板线及各钢束的交点，确定钢束上各划分点处距顶板线的距离disi ； 3)将道路中心线划分为数个距离为d的等间距小段，利用导函数定义求出各划分点的法线，根据法线与结构边线、悬臂线的交点确定桥宽、悬臂长度、道路中心线距道路边线的距离，然后再根据上述桥宽、悬臂长度、道路中心线距道路边线的距离，及变宽高架桥的坡度与倾斜度参数，形成变宽高架桥横断面的顶板线、底板线及边腹板边线； 4)根据步骤2)的划分，将边腹板边线沿X方向依次移动d长度的距离，同时顶板线根据相应的划分点依次向下移动disi，确定偏移后各划分点处边腹板边线与顶板线的交点，连接各交点即可形成边腹板的平面线形。
2.根据权利要求1所述的变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法，其特征在于:按比例距离为d的等距离小段长度为50cm。
3.根据权利要求1所述的变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法，其特征在于:在步骤I)中，生成悬臂线后，应判断生成的悬臂线是否与终横梁、始横梁相交，如不相交则应延长悬臂线使其与终横梁、始横梁相交。
全文摘要
本发明公开了一种变宽高架桥边腹板平面线形自动设计方法，该方法首先通过变宽高架桥道路中心线、结构边线确定悬臂线，然后再确定钢束与顶板线之间的距离，并根据中心线、结构边线、悬臂线确定变宽高架桥横断面的顶板线、底板线及边腹板边线，进而求出边腹板平面线形上的分离点，最后连接各点形成边腹板平面线形。采用该方法可实现宽高架桥边腹板平面线形的自动化设计，设计人员只需输入常规参数即可绘制出边腹板平面的线形，可有效减少设计人员的工作量，提高工作效率，同时可有效降低设计单位的设计成本。
文档编号G06F17/50GK103177146SQ20121014909
公开日2013年6月26日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者崔一 申请人:崔一