CAD 技术在桥梁设计中的创新性应用研究
周汪洋 李松 董阮建
摘要：计算机辅助设计技术也称为CAD技术，Computer Aided Design的缩写。它是指在设计过程中，利用计算机作为工具，帮助工程师进行设计的一切实用技术的总和。CAD技术领域很广，用的最为广泛的是二、三维的几何形体建模、绘图、各种机械零部件的设计、道路桥梁设计、电路设计、建筑结构设计、力学分析等等。信息数字化技术在现代桥梁CAD中的应用在我国属于创新性工程技术实践。面向桥梁、面向工程管理、面向工程实践的先进设计思想将改变道路桥梁设计的工程设计模式。本文着重介绍数字信息化设计技术在桥梁设计CAD的运用。
关键词：CAD技术；桥梁设计；创新设计；应用研究；
引言
随着数字化高科技技术的发展，在工业化国家如美国、日本和欧洲，CAD已广泛应用于设计与制造的各个领域如工程建筑、装饰、机械、电子、汽车、造船、航天、服装、玩具等行业，实现了100%的计算机绘图。CAD系统的销售额每年以30～40%的速度递增，各种CAD软件的功能越来越完善，越来越强大。国内于70年代末开始CAD技术的大力推广应用工作，已经取得可喜的成绩，CAD技术在我国的应用方兴未艾，出现了以中望CAD为代表的国产CAD软件群体。CAD技术是提升桥梁设计水平和高效率的关键技术部分。从二维绘图到三维参数化设计，主要解决了设计对象的几何图像生成问题。以国内目前桥梁设计CAD技术存在问题的关键，数字化设计技术是桥梁CAD软件未来发展的必然趋势。
一、CAD技术在桥梁设计中的现状
（一）CAD技术运用现状分析
近年来,国内一些单位研制了不少桥梁专业的单项设计程序和绘图程序，如土木桩基、扩大荃础耳台、T台设计程序等并在生产中得到应用，对缩短设计周期，提高设计质量起到了一定作用。但这些程序尚待充实、提高。主要是:① 研制单项程序时,没有总体设计的指导,没有系统程序的构思，所以各个程序之间没有联系,不能成为系统；②原有的计算机都是小型机，内存小,所以研制的程序,其功能规模都较小，有一定局限性，不能适应生产需要；③没有交互式图 形处理功能和图形库技术。故此，研制了一个包括各种桥墩、各种桥台、各种基础并具有交互式图形处理功能的全桥计算机辅助设计程序，是一个很有必要的事情。
（二）简支道路梁桥设计系统现状
系统包括调度程序、曲线程序、耳墙式桥台T型桥台 、重力式桥墩、钢筋混凝图桥墩 、桩基础和沉井基础的自动优化设计程序.这些程序即能单独使用,又能根据全桥施工设计 的需要而自由组合,从而满足各种类型简支梁桥设计的需要,实现一次上机即能完成全桥设计.程序功能: ( 1)各设计模块既具各标准设计原则的技术统一性,又按个别设计编制程序，能同时满足标准设计及个别设计的要求。(2 )能自动设计优化的扩大基础的桥墩或桥台,也可为深基础提供设计所需的外力。(3)各设计模块采用 了线性规划的单纯形法对偶理论 优化方 法,使程序自动设计的墩台及基础的工程数量为最省. (4 )能自动形成墩、台及基础的设计详图,图面包括侧而图、正面图、平面图、钢筋布置详图、工程数量表、附注及图标,满足施工设计文件的需 要。(5 )能 自动形成桥墩设计数据文件和桥台设计数据文件,并作为全桥总布置图程序的输人数据文件,实现全桥设计和全桥绘图的有机统一。
（二）、对策与建议
设计以人为本，CAD为工程师所创造，为工程师所使用。参数化.变量化造型技术极大的改进了交互操作的直观性及可靠性，从而更易于使用，使设计更富有效率。使面向对象设计更易于实现和应用，达到就地勾画设计草图.尺寸联动.目标对象带有属性.数据与图形双向交流等重要作用。图形比文字和数字更直观更形象，是设计人员与计算机交流的友好平台。墩、台、梁、基础等工程设计对象，带有尺寸、材料、力学特征、钢筋与圬工数量的设计属性，是桥梁设计人员最常用的。利用参数化、变量化造型技术，完成工程对象的实体建模，是CAD设计的基础。
参数化设计造型的主要技术特点：
·基于特征：将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体。基于专业知识的智能化、自动化设计。
·全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的控制。
·尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变；尺寸驱动在道理上容易理解，尤其对习惯看图纸、以尺寸来描述实体的设计者十分对路。
（三）、总结
全数据相关：尺寸参数的修改导致其他相关模块的相关尺寸的以改变，保持设计的一致性。
标准化设计、全关联设计、智能化设计、数字化桥梁设计。
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