摘要：本文就計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用從六個方面進(jìn)行了總結(jié)闡述，具有一定的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，供同行借鑒參考。
　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；公路；橋梁設(shè)計(jì)；
　　
　　隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)在各行各業(yè)中，當(dāng)前的公路橋梁設(shè)計(jì)和施工工作也廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)為自身服務(wù)。在公路橋梁設(shè)計(jì)中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對橋梁的結(jié)構(gòu)、涵洞、隧道等工程的工程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)已經(jīng)屢見不鮮。公路橋梁的設(shè)計(jì)建設(shè)是當(dāng)前一項(xiàng)重要工作，采取有效的科學(xué)手段，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)作為輔助，改善以往設(shè)計(jì)中存在的不足之處，依靠信息技術(shù)將基礎(chǔ)建設(shè)工作做得更好。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，將公路橋梁中運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的幾個方面歸結(jié)如下。
　　一、公路橋梁設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
　　在公路工程設(shè)計(jì)中，仿真技術(shù)是設(shè)計(jì)工作的核心。工程設(shè)計(jì)工作者通過仿真技術(shù)對工程的結(jié)構(gòu)運(yùn)算以及施工技術(shù)按實(shí)際情況給出的依據(jù)做出認(rèn)真的核算再確定設(shè)計(jì)方案。虛擬技術(shù)簡稱VR(VirtualReality)，這項(xiàng)技術(shù)將計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)以及傳感器技術(shù)等多種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合在一起，給設(shè)計(jì)者提供直接和真實(shí)的三維圖像，在公路橋梁設(shè)計(jì)工作中創(chuàng)建一個虛擬的施工環(huán)境，讓設(shè)計(jì)者在趨于真實(shí)的環(huán)境中完善設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)的完美，是一種可視的交互環(huán)境平臺。
　　1.1公路計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)輔助設(shè)計(jì)
　　（一）公路平面線形輔助設(shè)計(jì)
　　公路平面是公路在地平面上的投影，公路的平面設(shè)計(jì)就是確定公路的走向和平面組成要素，以及各要素的參數(shù)信息，最后定出公路逐樁坐標(biāo)。在平面設(shè)計(jì)中首先要根據(jù)地形等高線確定起點(diǎn)、終點(diǎn)和中間的路面控制點(diǎn)。這些點(diǎn)確定了將要設(shè)計(jì)出來的公路的大致走向和弧度。
　　在公路設(shè)計(jì)中如何在等高線上選定控制點(diǎn)，需要考慮很多因素，如：1.平面線形應(yīng)連續(xù)、與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。2.要保持平面線形的均衡與連貫。3.避免產(chǎn)生連續(xù)急彎的線形。4.要滿足公路設(shè)計(jì)規(guī)范對各級公路平面線形設(shè)計(jì)要求。
　　選定公路控制點(diǎn)后，要完成公路的組成計(jì)算，公路平面線形主要是由直線——緩和曲線——圓曲線——緩和曲線——直線這樣的方式組合而成。
　　（二）公路縱斷面輔助設(shè)計(jì)
　　沿著道路中線豎直剖切然后展開即為路線縱斷面，它總是一條有起伏的空間線，公路縱斷面設(shè)計(jì)主要的任務(wù)是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)刈匀粭l件以及工程經(jīng)濟(jì)等，研究起伏空間線幾何構(gòu)成的大小及長度，以便達(dá)到行車安全迅速、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理及乘客舒適的目的。這些要求必然需要公路要有好的縱斷面組成。縱斷面圖是道路縱斷面設(shè)計(jì)的主要成果，也是道路設(shè)計(jì)的重要技術(shù)文件之一。把道路的縱斷面圖與平面圖結(jié)合起來，就能準(zhǔn)確的定出道路的空間位置。在縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線，它是根據(jù)中線上各樁點(diǎn)的高程而繪制的一條不規(guī)則線，反映了沿著中線地面的起伏變化情況；另一條是設(shè)計(jì)線，它是經(jīng)過技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上以及美學(xué)上等多方面比較后定出的一條具有規(guī)則形狀的幾何線，反映了道路路線的起伏變化情況。
　　在系統(tǒng)中縱斷面設(shè)計(jì)線是由直線和豎曲線組成的，直線即均勻坡度線，有上坡和下坡之分，在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過渡的一段緩和曲線，這段曲線就是豎曲線，按坡度轉(zhuǎn)折的形式不同，豎曲線有凹有凸。
　　①縱斷面地面高程的獲取
　　根據(jù)平面設(shè)計(jì)方法的不同，縱斷面地面線數(shù)據(jù)的采集方法亦有所不同。如果采用實(shí)地定線，則縱斷面地面高程主要通過對公路中樁進(jìn)行水準(zhǔn)測量獲得;如果采用紙上定線，可通過人工根據(jù)紙上定線結(jié)果在大比例尺地形圖上讀取中樁高程。上述方法是縱斷面數(shù)據(jù)采集的傳統(tǒng)方法。
　　更先進(jìn)的方法，可先建立DTM，由系統(tǒng)根據(jù)適當(dāng)?shù)乃惴ㄟM(jìn)行高程內(nèi)插，從而得到中線上各點(diǎn)的地面高程。由于本文未討論DTM，同時系統(tǒng)不支持DTM，因而仍采用傳統(tǒng)的方法。
　　②縱斷面線形設(shè)計(jì)
　　平面線形確定后，如何讓計(jì)算機(jī)自動產(chǎn)生最優(yōu)的縱斷面，一直是研究人員和工程技術(shù)人員感興趣的問題，國內(nèi)外有關(guān)部門也進(jìn)行了大量的研究，并獲得了初步成果，但仍需要人工給出初始方案。
　　目前，國內(nèi)多數(shù)CAD系統(tǒng)仍采用人工方法設(shè)計(jì)縱斷面，通常是由計(jì)算機(jī)將輸入的縱斷面地面高程資料處理后，在屏幕上顯示或由繪圖儀繪制縱斷面地面線圖，由工程師設(shè)計(jì)縱坡，設(shè)置豎曲線計(jì)算參數(shù)，并將有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)程序完成縱坡計(jì)算、豎曲線計(jì)算以及設(shè)計(jì)高程、填挖高度計(jì)算等內(nèi)容，輸出設(shè)計(jì)圖表。本文亦采用這種方法，考慮到在屏幕上顯示縱斷面地面線不如以圖紙方式輸出直觀，因而在程序中設(shè)置了輸出《外業(yè)縱斷面圖》的模塊，供設(shè)計(jì)人員試坡使用。
　　當(dāng)然，在縱斷面設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)規(guī)范的要求，結(jié)合公路的等級、設(shè)計(jì)車速、沿線地形、地質(zhì)、水文等自然條件，綜合考慮筑路材料、工程造價(jià)、橋涵、防護(hù)、排水等構(gòu)造物的布置以及平縱面配合等多種因素，來合理地確定路線的縱斷面，要求設(shè)計(jì)者有較高的業(yè)務(wù)水平和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這部分工作主要由人工來完成。
　　1.2道路模型的建模
　　虛擬場景中，實(shí)體建模是主要的部分，也是最重要的場景內(nèi)容。
　　而在虛擬場景中，三維實(shí)體包括靜態(tài)和動態(tài)兩種。道路模型在漫游系統(tǒng)中，道路是靜態(tài)的場景，又是主要的交互對象，因此，對它的建模采用幾何建模的方法。
　　關(guān)于道路實(shí)體模型的建立，首先是獲得建模數(shù)據(jù)，道路的高程數(shù)據(jù)和幾何形狀以及曲線、拐角、彎度等數(shù)據(jù)來自平面圖、剖面圖等建筑圖紙，此外還包括具體的尺寸和比例。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建模完成后，還要對模型進(jìn)行相應(yīng)的紋理映射，紋理數(shù)據(jù)的來源主要是實(shí)體的正向照片，也只有正向拍攝的照片才有紋理利用價(jià)值。
　　其次是模型的建立，根據(jù)CAD圖紙，在3Dmax中建立三維模型，注意尺寸比例的因素，盡量減少線性的大幅度變化，注意隱藏面的消隱，減少系統(tǒng)內(nèi)存的占用，提高運(yùn)行速度和效率。本系統(tǒng)中，模型導(dǎo)入OPenGL前是沒有紋理的，所需要做的工作就是將所拍的照片制成紋理圖片格式存儲起來，在openGL中，由函數(shù)makeImage（）產(chǎn)生調(diào)用，并且所有紋理映射的初始化工作都在程序myinit（）中進(jìn)行。由g1TexImage2d（）說明一個全分辨率的圖像，其參數(shù)指出了圖像的尺寸、圖像類型、圖像位置和圖像的其它特性，接著連續(xù)調(diào)用函數(shù)g1TexParameter*（）說明紋理怎樣纏繞物體和當(dāng)象素與紋理數(shù)組中的單個元素不能精確匹配時如何過濾顏色；再接著用函數(shù)g1TexEnv*（）設(shè)置畫圖方一式為GL_DECAL；最后，調(diào)用函數(shù)glEnable（）啟動紋理映射。

 1/2    1 2 下一頁 尾頁