论文部分内容阅读
摘要：本文以笔者开发的预应力钢束坐标采集程序为例，介绍运用Visual Basic工具在AutoCad平台上采集钢束坐标，并生成Midas Civil钢束数据的二次开发方法，以提高桥梁结构计算建模效率。
关键词：Visual Basic；AutoCAD；Midas Civil；结构计算；二次开发
1 前言
近年来，公路建设发展迅猛，大跨径桥梁越来越多地被采用；城市化进程不断推进，对桥梁美观的要求将结构尺寸一再减小；此外，工程建设质量问题频发，促使工程设计规范日益成熟……这些事实一再表明结构计算越来越重要！
笔者结合多年桥梁设计经验，深入分析发现：桥梁结构尺寸拟定，通常由经验丰富的工程师完成，后续设计一般不作改变，因此结构计算的难点并不在此，往往在于钢束调整过程。钢束调整过程一般是：先绘出钢束形状，然后采集数据，并输入结构计算软件（如Midas Civil）计算，研究计算结果，重复上述过程直到结构受力满足要求。这一过程中，若钢束数量较多，采用手工方式采集与输入耗时耗力，效率低下且容易出错，更无法满足快速计算的需要。
本文提出利用VB在AutoCAD平台上进行二次开发，读取AutoCAD图形信息，按计算程序（如Midas Civil）要求写入文件，再在计算程序中读入文件，即完成从AutoCAD中采集，到计算程序中（Midas Civil）输入的过程。按此设想开发的预应力钢束坐标采集程序，在AutoCAD中用多段线绘制好钢束，按程序提示在AutoCAD中选取钢束，然后存为“.mct”文件，在Midas Civil中执行“读入MCT”，即实现了钢束采集及输入的过程。
2模块构成
预应力钢束坐标采集程序执行基本流程如下（图1）。以下对程序主要模块作一简要介绍。
2.1 连接AutoCAD模块
程序启动后首先连接到AutoCAD，将其设计为一个模块：检察AutoCAD是否启动，若已经启动则直接连接；若未启动则启动之；如果启动失败，向用户作错误提示；连接成功后，设置AutoCAD窗口状态。代码如下：
Public Sub linkcad（）
Set cad=GetObject（，"AutoCad.Application"）
If Err.Number Then
Err.Clear
Set cad=CreateObject（"AutoCad.Application"）
If Err.Number Then
MsgBox "启动AutoCAD失败，请检察AutoCAD是否正确安装！"
Exit Sub
End If
End If
cad.Visible=True
cad.WindowState=acMax
End Sub
2.2钢束选取模块
执行钢束采集，实际是调用钢束选取模块，该模块创建名为“tdn”的选择集；然后调用选择集的屏幕选择功能；使用多段线作为选取过滤条件，以便只有多段线能够被选中；以“空格”或“回车”结束选取，核心代码如下：
Public Sub selecting（）
Dim ft（0）As Integer，fd（0）As Variant
cad.ActiveDocument.SelectionSets（"tdn"）.Delete
Set sset=cad.ActiveDocument.SelectionSets.Add（"tdn"）
sset.Clear
ft（0）=0
fd（0）="lwpolyline"
sset.SelectOnScreen ft，fd
End Sub
2.3 生成MCT文件模块
当钢束选取结束后，所选钢束（AutoCAD中的多段线）保存在 “tdn”选择集中，执行程序的“存为MCT”命令可将钢束数据按Midas Civil所需格式写入“.mct”文件。
先就AutoCAD对多段线的存储作个补充：（图2）为一根钢束（即AutoCAD中的多段线），标识R1、R2者为两段圆弧。AutoCAD以坐标（x，y）的顺序将1～6点依次存放在该多段线的Coordinates变量中；通过多段线的成员函数GetBulge（i），可以获取每个顶点处的凸度，关于凸度，是以圆弧圆心角来定义的，凸度b与圆心角θ的关系为b=tg（θ/4）；
Midas Civil中存储钢束数据采用交点法，如（图2）存储的是1、JD1、3、4、JD2、6点的（x，y，R）信息；因此，需对多段线作一些计算，包括JD1、JD2的坐标及该点处半径R1、R2；交点的坐标根据平面解析几何的知识不难求得，半径R1、R2，根据前述凸度与圆心角的关系也可求；程序中该计算封装到calculeadparam（）函数中，不作深入。
生成MCT文件的模块savedata_mct（）是本程序的核心，大致思路是：对“tdn”选择集各多段线循环，取出一条多段线，取得所有顶点坐标及凸度，以此为参数调用calculeadparam（）函数求解多段线的交点，再调用writedata_mct（）函数写入到MCT文件，完成了一根钢束的数据采集。下面是两个过程的核心代码：
Public Sub savedata_mct（）
For Each lwpl In sset
vc=lwpl.Coordinates
pc=（UBound（vc）-LBound（vc）+1）/2 For i=0 To pc
b（i）=lwpl.GetBulge（i）
chd（2*i）=vc（2*i）
chd（2*i+1）=vc（2*i+1）
Next i
calculeadparam chd，b，lp
writedata_mct ind，lp，1
ind=ind+1
Next lwpl
End Sub
Public Sub writedata_mct（ByVal ind As Integer，ByRef lp（）As Double，ByVal fi As Integer）
lc=（UBound（lparam）-LBound（lparam）+1）/3
Print #fi，"*TDN-PROFILE"
Print #fi，"NAME="&tdnn&"，"&tdnp& "，"&tdne&"，0，0，ROUND，2D"
Print #fi，"，USER，0，0，YES，"&tdnc
Print #fi，"STRAIGHT，0，0，0，X，0，0"
Print #fi，"0，YES，Y，0"
Print #fi，"Y="&lp（0）；"，0，NO，0，0，NONE，，，，"
Print #fi，"Y="&lp（3*（lc-1））；"，0，NO，0，0，NONE，，，，"
For i=0 To lc-1
Print #fi，"Z="&lp（3*i）&"，"&lp（3*i+1）&"，NO，0，"&lp（3*i+2）&"，NONE，，，，"
Next i
End Sub
3 成果输出
如（图3）是（40+2×60+40）m预应力混凝土连续刚构桥钢束坐标采集过程，钢束共70束，上图是钢束导入了Midas Civil中的情形，下图是AutoCAD中钢束布置图。若手工采集数据并输入到Midas Civil，至少耗时2小时以上，并且容易出错；应用笔者开发的钢束坐标采集程序，耗时不到5分钟，不仅轻松完成任务，也保证了采集的准确性，极大地提高了结构辅助建模的效率。
4 结束语
运用计算机技术辅助桥梁结构设计已经历了多年的发展，各种大型的桥梁结构辅助设计软件不断推陈出新，极大的减化了桥梁设计员的工作，减轻了设计人员的负担；但桥梁结构设计中仍有许多重复而又繁琐的工作。本文以一个预应力结构计算辅助建模工具的开发为例，展现了在桥梁结构辅助设计软件（如AutoCAD和Midas Civil）基础上进行二次开发所焕发的生机，但由于作者水平有限，错误和疏漏再所难免，恳请读者予以批评指正。
参考文献：
[1] 张晋西，Visual Basic与AutoCAD二次开发，清华大学出版社，2002.
[2] 刘美兰，midas Civil在桥梁结构分析中的应用1，人民交通出版社，2012.
[3] 邱冬顺，桥梁工程软件Midas Civil常见问题解答，人民交通出版社，2009
关键词：Visual Basic；AutoCAD；Midas Civil；结构计算；二次开发
1 前言
近年来，公路建设发展迅猛，大跨径桥梁越来越多地被采用；城市化进程不断推进，对桥梁美观的要求将结构尺寸一再减小；此外，工程建设质量问题频发，促使工程设计规范日益成熟……这些事实一再表明结构计算越来越重要！
笔者结合多年桥梁设计经验，深入分析发现：桥梁结构尺寸拟定，通常由经验丰富的工程师完成，后续设计一般不作改变，因此结构计算的难点并不在此，往往在于钢束调整过程。钢束调整过程一般是：先绘出钢束形状，然后采集数据，并输入结构计算软件（如Midas Civil）计算，研究计算结果，重复上述过程直到结构受力满足要求。这一过程中，若钢束数量较多，采用手工方式采集与输入耗时耗力，效率低下且容易出错，更无法满足快速计算的需要。
本文提出利用VB在AutoCAD平台上进行二次开发，读取AutoCAD图形信息，按计算程序（如Midas Civil）要求写入文件，再在计算程序中读入文件，即完成从AutoCAD中采集，到计算程序中（Midas Civil）输入的过程。按此设想开发的预应力钢束坐标采集程序，在AutoCAD中用多段线绘制好钢束，按程序提示在AutoCAD中选取钢束，然后存为“.mct”文件，在Midas Civil中执行“读入MCT”，即实现了钢束采集及输入的过程。
2模块构成
预应力钢束坐标采集程序执行基本流程如下（图1）。以下对程序主要模块作一简要介绍。
2.1 连接AutoCAD模块
程序启动后首先连接到AutoCAD，将其设计为一个模块：检察AutoCAD是否启动，若已经启动则直接连接；若未启动则启动之；如果启动失败，向用户作错误提示；连接成功后，设置AutoCAD窗口状态。代码如下：
Public Sub linkcad（）
Set cad=GetObject（，"AutoCad.Application"）
If Err.Number Then
Err.Clear
Set cad=CreateObject（"AutoCad.Application"）
If Err.Number Then
MsgBox "启动AutoCAD失败，请检察AutoCAD是否正确安装！"
Exit Sub
End If
End If
cad.Visible=True
cad.WindowState=acMax
End Sub
2.2钢束选取模块
执行钢束采集，实际是调用钢束选取模块，该模块创建名为“tdn”的选择集；然后调用选择集的屏幕选择功能；使用多段线作为选取过滤条件，以便只有多段线能够被选中；以“空格”或“回车”结束选取，核心代码如下：
Public Sub selecting（）
Dim ft（0）As Integer，fd（0）As Variant
cad.ActiveDocument.SelectionSets（"tdn"）.Delete
Set sset=cad.ActiveDocument.SelectionSets.Add（"tdn"）
sset.Clear
ft（0）=0
fd（0）="lwpolyline"
sset.SelectOnScreen ft，fd
End Sub
2.3 生成MCT文件模块
当钢束选取结束后，所选钢束（AutoCAD中的多段线）保存在 “tdn”选择集中，执行程序的“存为MCT”命令可将钢束数据按Midas Civil所需格式写入“.mct”文件。
先就AutoCAD对多段线的存储作个补充：（图2）为一根钢束（即AutoCAD中的多段线），标识R1、R2者为两段圆弧。AutoCAD以坐标（x，y）的顺序将1～6点依次存放在该多段线的Coordinates变量中；通过多段线的成员函数GetBulge（i），可以获取每个顶点处的凸度，关于凸度，是以圆弧圆心角来定义的，凸度b与圆心角θ的关系为b=tg（θ/4）；
Midas Civil中存储钢束数据采用交点法，如（图2）存储的是1、JD1、3、4、JD2、6点的（x，y，R）信息；因此，需对多段线作一些计算，包括JD1、JD2的坐标及该点处半径R1、R2；交点的坐标根据平面解析几何的知识不难求得，半径R1、R2，根据前述凸度与圆心角的关系也可求；程序中该计算封装到calculeadparam（）函数中，不作深入。
生成MCT文件的模块savedata_mct（）是本程序的核心，大致思路是：对“tdn”选择集各多段线循环，取出一条多段线，取得所有顶点坐标及凸度，以此为参数调用calculeadparam（）函数求解多段线的交点，再调用writedata_mct（）函数写入到MCT文件，完成了一根钢束的数据采集。下面是两个过程的核心代码：
Public Sub savedata_mct（）
For Each lwpl In sset
vc=lwpl.Coordinates
pc=（UBound（vc）-LBound（vc）+1）/2 For i=0 To pc
b（i）=lwpl.GetBulge（i）
chd（2*i）=vc（2*i）
chd（2*i+1）=vc（2*i+1）
Next i
calculeadparam chd，b，lp
writedata_mct ind，lp，1
ind=ind+1
Next lwpl
End Sub
Public Sub writedata_mct（ByVal ind As Integer，ByRef lp（）As Double，ByVal fi As Integer）
lc=（UBound（lparam）-LBound（lparam）+1）/3
Print #fi，"*TDN-PROFILE"
Print #fi，"NAME="&tdnn&"，"&tdnp& "，"&tdne&"，0，0，ROUND，2D"
Print #fi，"，USER，0，0，YES，"&tdnc
Print #fi，"STRAIGHT，0，0，0，X，0，0"
Print #fi，"0，YES，Y，0"
Print #fi，"Y="&lp（0）；"，0，NO，0，0，NONE，，，，"
Print #fi，"Y="&lp（3*（lc-1））；"，0，NO，0，0，NONE，，，，"
For i=0 To lc-1
Print #fi，"Z="&lp（3*i）&"，"&lp（3*i+1）&"，NO，0，"&lp（3*i+2）&"，NONE，，，，"
Next i
End Sub
3 成果输出
如（图3）是（40+2×60+40）m预应力混凝土连续刚构桥钢束坐标采集过程，钢束共70束，上图是钢束导入了Midas Civil中的情形，下图是AutoCAD中钢束布置图。若手工采集数据并输入到Midas Civil，至少耗时2小时以上，并且容易出错；应用笔者开发的钢束坐标采集程序，耗时不到5分钟，不仅轻松完成任务，也保证了采集的准确性，极大地提高了结构辅助建模的效率。
4 结束语
运用计算机技术辅助桥梁结构设计已经历了多年的发展，各种大型的桥梁结构辅助设计软件不断推陈出新，极大的减化了桥梁设计员的工作，减轻了设计人员的负担；但桥梁结构设计中仍有许多重复而又繁琐的工作。本文以一个预应力结构计算辅助建模工具的开发为例，展现了在桥梁结构辅助设计软件（如AutoCAD和Midas Civil）基础上进行二次开发所焕发的生机，但由于作者水平有限，错误和疏漏再所难免，恳请读者予以批评指正。
参考文献：
[1] 张晋西，Visual Basic与AutoCAD二次开发，清华大学出版社，2002.
[2] 刘美兰，midas Civil在桥梁结构分析中的应用1，人民交通出版社，2012.
[3] 邱冬顺，桥梁工程软件Midas Civil常见问题解答，人民交通出版社，2009