互通立交曲線梁橋是目前在公路及市政道路建設中應用最為廣泛的橋梁結構形式，由于其構造物的設計不僅受幾何因素的控制，還受結構受力因素的約束，顯得非常復雜且規律性差，目前大多數設計院仍然是采用人工繪圖的方式完成橋梁設計圖的繪制，這使設計效率低下，設計質量也難以得到提高。該類系統的研究開發，一直是當前公路橋梁CAD輔助設計的難點之一，也是急待解決的問題之一。互通立交曲線梁橋CAD系統主要研究基于目前我國設計院廣泛使用AutoCAD主流圖形平臺，利用VBA技術研究開發互通立交曲線梁橋計算機輔助設計與繪圖系統，實現互通立交曲線梁橋的參數化設計與繪圖，從而促進公路橋梁CAD系統的進一步發展、提高設計工作效率和降低設計成本。

　　通過對Lisp、VBA、ADS，和基于C++的Object-ARX、Dot Net(C#)等幾種常用的AutoCAD二次開發工具進行分析，本系統采用.NET平臺下C#作為軟件開發語言，結合Autodesk公司新增加的.NET API類包進行基本圖框的繪圖軟件包的開發，采用關系數據庫SQL Server 2000作為系統的數據存儲中心，把CAD數據庫和關系數據庫兩種結合起來，完成系統數據信息和圖形信息的交互和圖形的繪制。本文研究了系統的總體設計，重點研究系統的功能模塊設計及實現。

　　1系統總體設計

　　系統在分析互通曲線梁橋一般構造圖繪制業務邏輯流程的基礎上，研究開發了互通曲線梁橋計算機輔助設計及繪圖系統。本系統實現從路線設計軟件得到的橋梁框架圖中讀取系統所需的基礎信息并存人數據庫，以GUI提供友好的平面、縱面及橫斷面圖參數設計界面，輔以交互式繪圖功能，完成曲線箱梁橋立體模型的構造及系統一般構造圖繪制及混凝土工程數量統計。

　　本系統從功能上可劃分為項目管理、系統基礎信息采集以及一般構造圖設計及繪制等三個功能模塊。系統功能架構圖如圖1所示。

　　圖1系統功能架構圖

　　本系統中，基于AutoCAD的二次開發主要實現以下功能：

　　(1)項目管理，主要實現項目新建、打開用戶已建立的項目以及保存項目基本信息三個功能，為整個項目提供一個宏觀的管理。

　　(2)采集橋梁邊框信息。整個操作界面在AutoCAD的操作界面下完成，以用戶手工選擇的方式，采集橋梁中心線，橋梁邊線、腹板邊線與腹板中心線、橋梁支座中心線及橋梁端部線。自動實現橋梁的分跨及跨長計算、箱室數目的確定、懸臂長的計算，并保存到數據庫，供橋梁后續設計調用。

　　(3)曲線型梁橋一般構造圖設計及繪制。箱梁一般構造圖包含箱梁平面圖、箱梁立面圖、箱梁剖面圖，三者間數據相互關聯，共同確定橋梁的立體結構。系統以友好的窗口界面(加配插圖)形式供用戶進行箱梁的平面設計、立面設計以及剖面設計。用戶完成平、縱、橫設計后，系統自動繪制出箱梁的平面、立面和剖面圖。混凝土工程數量的統計要分段統計(要滿足規范的要求)，求出斷面變化處橫斷面面積，然后求出這一段的平均值，乘以變化段長度即可得到此段的體積，所有段相加，即可得到箱梁混凝土總體積。

　　2 系統功能設計及實現

　　箱粱一般構造圖包括箱梁平面圖、縱斷面圖和橫斷面圖，這三個方向的視圖能有機地組成橋梁的立體構造物。根據投影原理，箱梁結構設計的平、縱、橫之間存在著兩兩關聯的聯系。因此如何保證平縱橫數據的相互關聯是系統設計的重點，這不僅是減少了設計數據的輸入量，更重要的是保證了設計數據的一致性，降低了圖紙的出錯率，提高了設計效率。根據圖1所示，可知系統主要完成五個功能，橋梁基礎信息的采集、平面圖繪制、縱面圖繪制、橫斷面繪制以及混凝土工程數量統計。

　　2.1 系統基礎信息采集

　　考慮到在實際生產中，橋梁設計是在路線設計提供的路線框架成果圖基礎上，截取橋梁設計所需的基本路線設計參數(如橋梁的起終點樁號、橋梁的平縱面外邊線等基本設計參數)而進行的，而腹板邊線則是通過橋梁外邊線偏移得到的。所以系統提供交互的方式讓用戶手動采集橋梁中心線、橋梁邊線、腹板邊線與腹板中心線、橋梁支座中心線，根據支座中心線自動實現橋梁的分跨及跨長計算;同時把交互拾取得到的橋梁基礎信息保存到數據庫，以便橋梁后續設計調用。圖2以“卜型”箱梁平面為例說明系統拾取要點，其中主道、匝道的橋梁平面信息分別拾取。

　　圖2“卜型”箱梁平面邊框圖

　　2.2箱梁平面圖繪制

　　由于互通立交曲線箱梁橋通常存在不等跨分布的情況，所以系統在進行平面圖設計及繪制時要以跨為單元，分別進行設計及繪制。箱梁平面圖設計主要包括腹板寬度、橫隔板厚度、腹板變寬段的長度及腹板加寬段的長度等(如圖3所示)。

　　圖3箱梁平面圖設計界面

　　系統在用戶完成平面圖繪制參數設計后，系統通過讀取數據庫中與平面圖繪制相關的參數自動完成箱梁平面圖繪制。箱梁平面圖的繪制重點在于箱梁平面箱室的繪制，在橋梁分跨和跨長確定以后，讀取平面圖繪制參數及支座中心線與橋梁中心線的夾角，便可確定箱梁的平面箱室布置，繼而根據腹板寬度，偏移腹板邊線或中心線，再根據腹板加寬段長度以及變寬段長度就能完成平面箱室繪制，從而完成箱室平面圖繪制。系統完成的平面效果如圖4所示。

　　圖4系統繪制平面圖

　　2.3箱梁縱面圖繪制

　　箱梁立面設計主要包括梁高、頂/底板厚度、各跨箱竄立面倒角等參數設計(如圖5所示)，而橫隔板設計，由于橋梁平縱設計相互關聯，繪制立面圖時需讀取平面設計時保存的跨長、橫隔梁厚度等。

　　圖5箱梁立面圖

　　箱梁立面圖繪制與箱梁平面圖相比，縱斷面圖相對比較規則，可細分為箱梁立面外邊框和箱室立面圖兩個部分，故采用積木式繪圖方式先封裝出基本圖形單元，再進行圖形組合，其中基本圖形單元隨著橋長、跨長和橫隔粱寬度等參數的不同具有一定的變化空間。對于存在橫隔板的跨，系統按橫隔板布置在跨中位置設計，從平面圖設計中讀取橫隔板厚度及立面倒角，完成橫隔板布設。系統完成的立面圖設計如圖5所示。

　　2.4箱梁剖面圖繪制

　　箱梁橋的平面、立面、橫斷面從三個不同的視角反映橋梁的立體結構，在完成平面和立面設計及繪制后，系統就能給出不同部位的剖面圖設計，但是一個位置的剖面圖是無法平縱面構造出箱梁橋的立體模型的，故系統給出變化點的剖面(如跨中剖面和指點剖面，如圖6所示)供用戶進行設計，如此就能通過與平縱面的結合構造出箱梁橋的立體模型，并存儲于數據庫中，供后續設計使用。

　　根據數據的相關性，由箱梁的平面設計與立面設計，可導人腹板寬度、翼板長度、箱梁高度、頂/底板厚度等設計參數。對于寬度不變的橋梁，箱梁箱室數目是沒有變化的，則系統提供兩個典型位置的剖面設計，即跨中剖面和支點剖面;而立交曲線梁橋主/匝道交叉口，鼻端以后由于橋梁變寬，箱梁箱室數目增加了，這時系統提供的兩個基礎剖面設計已經不能滿足箱梁設計的需求，所以設計人員根據實際情況，在箱梁平面圖中選擇特殊箱梁剖面的位置，最終完成橋梁一般構造圖的設計。圖6為兩個典型位置的箱梁剖面：

　　圖6箱梁橫斷面圖

　　下面以岔口為例對用戶任意選擇剖面位置的剖面圖生成算法進行說明。如圖7所示，其為帶橋梁邊線及腹板邊/中線的框架圖，鼻端位于橋梁第二跨，設計人員在此跨任意剖取一個剖面，剖面線為I-I。此剖面的箱室數目與第一跨中剖面的箱室數目明顯不同，根據剖面線與腹板邊/中線交點的個數確定剖面箱室的數目，同時從平面圖上自動讀取箱梁頂板與底板的長度，剖面圖中F1，F2，F3，F4分別表示平面圖中腹板邊/中線在剖面圖中對應的位置。

　　圖7鼻端箱梁平面圖

　　3結束語

　　目前，該系統已通過工程測試，并已經在實際設計工作中進行試用。互通立交曲線梁橋一般構造圖設計繪圖系統的開發和應用，有效地解決了曲線梁橋、立交橋梁主/匝道交叉口的箱梁一般構造圖設計問題，極大地提高了工作效率和設計質量。同時也驗證了本系統總體設計合理，開發技術路線可行，可以為異型結構橋梁構造物的設計與繪圖提供參考。