倒虹吸涵洞结构设计CAD系统的设计与实现.pdf

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1、第15卷第4期计算机辅助设计与图形学学报Vol.15，No.42003年4月JOURNALOFCOMPUTER-AIDEDDESIGN&COMPUTERGRAPHICSApr.，2003###############################################################!"!!!!!!!""!产!品!开!发!集!锦!"!倒虹吸涵洞结构设计CAD系统的设计与实现张孟玫1）施法中1）石维新2）1（）北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083）2（）北京市水利设计研究院北京100044）摘要文中系统是通用的涵洞结构设计

2、软件，它按照涵洞结构设计的实际要求和过程，实现了涵洞从参数输入到各种荷载计算、内力计算、配筋计算、抗裂及挠度验算，以及相应的工程图形输出全过程的计算机辅助设计.其结果正确可靠，它不仅适用于水利涵洞的结构设计，同时也适用于公路和铁路涵洞的结构设计.关键词倒虹吸涵洞；结构设计；CAD中图法分类号TP391.72CustomizedCADsystemforsiphonalCulvertstructureDesign1）1）2）ZhangMengmeiShiFazhongShiweixin2（）SchoolofMechanicalengineering&Automatio

3、n，BeihangUnioersity，Beijing100083）2（）BeijingInstituteofIrrigationworks，Beijing100044）AbstractThesystemisworkedoutcollaborativelybyBeijinginstituteofirrigationworksandBeihanguniversity.Itisalsosuitedtoculvertsforhighwayandrailwayprojects.Keywordssiphonalculvert；structuredesign；CAD计中.1引

4、言2总体设计方案地下涵洞是重要的水工建筑物，它被广泛应用于水利、公路、铁路建设中.在各种涵洞工程中，倒为使涵洞CAD系统真正符合工程设计需要，从虹吸涵洞作为有压过水涵洞，在进行结构设计时要而代替手工设计，本系统采取和实际设计一致的过综合考虑洞内有水，无水；洞外无水，洞外有设计洪程，要求能够实现单孔、双孔或三孔有压或无压箱水，洞外有校核洪水以及各种地面荷载及地震力等涵，从各种数据输入到计算荷载、计算内力、抗裂验多种情况.它的结构设计是各种涵洞设计中最复杂算、配筋量计算以及绘制相应的施工图等一套完整的，其余的涵洞设计均可看成是它的简化或特例.的计算机辅助设计过程.本系

5、统以VisualC++为北京航空航天大学与北京市水利设计研究院合作开开发平台，流程如图1所示，其主要模块及设计模块发了箱涵的倒虹吸涵洞结构设计CAD系统，该系统中均可自动生成相应的工程图，所有生成图形均可已通过鉴定，将用于南水北调北京段的涵洞结构设打印输出.原稿收到日期：2002-04-16；修改稿收到日期：2002-06-17.本课题获北京市水利设计研究院2002年科研成果一等奖.张孟玫，女，1966年生，博士研究生，讲师，主要研究方向为CAGD，CAD.施法中，男，1939年生，教授，博士生导师，主要研究方向为CAD／CAM，CAGD.石维新，男，1964年生

6、，高级工程师，主要研究方向为水工建筑物及结构设计.510计算机辅助设计与图形学学报2003年图1设计流程图核心内容，设计人员点击相应的菜单后，系统根据输!技术特点与功能实现入的各种参数自动绘出相应的荷载简图，输出荷载计算结果.根据荷载计算结果，系统进行内力计算，!"#数据的交互输入输出计算结果并生成弯矩图、剪力图及弯矩包络图；本系统的数据输入概括为三部分：并根据弯矩设计值计算出配筋量，根据配筋量及选（1）输入几何参数，包括涵洞的孔高、孔宽、顶定的钢筋自动生成结构施工图，从而完成结构设计板底板边墙厚度等确定涵洞几何形状的数据.输入的核心工作.在内力计算过程中，涵洞的

7、力学简化后可以即时显示根据输入数据确定的涵洞形状.模型为刚架结构［1-2］，系统中分别用力法和位移法（2）输入荷载及地质参数，主要包括各种水位高对涵洞进行了内力计算［3］.北京市水利设计研究院程参数，如涵洞内底高程、地面高程、设计洪水位；地水工设计所用工程实例进行了检测，计算结果正确质参数，如回填料天然及饱和容重等.同时，在荷载及可靠.图3所示为一双孔涵洞的荷载简图，图4所地质参数对话框中可以选择输入相对数值或绝对数示为其弯矩图，图5所示为弯矩包络图.值，并可以选择涵洞一侧受土压力或两侧受土压力.（3）输入计算及配筋参数，如利用下拉列表框选择混凝土标号、钢筋等级、

8、输入钢筋直