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[摘要]介绍互通立交桥的AutoCAD二次开发设计大纲，从系统研制的目的，对象和内容来说明此软件开发的价值，并且详细介绍此软件的设计流程。
[关键词]AutoCAD 二次开发 互通立交桥
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0710122－01
一、引言
目前国内关于互通立交软件已有不少，但绝大多数限于立交路线方面的设计。这些软件在设计生产过程中被广泛运用，在设计互通立交方案时利用较为智能的图形交互式输入，大大提高了方案设计和初步设计阶段互通立交设计多方案比选的效率。而一旦设计方案确定，施工图设计阶段计算机自动出图效率很高，几乎能够自动生成路线平纵横全部的图纸。相对于互通立交路线设计，互通立交构造物的设计不仅受几何因素的控制，而且到结构受力因素的约束，显得非常复杂且规律性差，目前国内尚未有一个CAD软件能够完全解决立交构造物的实际生产问题。形式多种多样的异形结构的设计，包括构造图、预应力钢筋图、普通钢筋图和相应的工程数量表，使得设计单位不得不投入大量人力进行“人海战术”，虽然图纸计算机出图率为100%，但计算机自动出图率几乎为零，导致设计周期漫长、设计成本高、设计差错率高。互通立交曲线梁CAD软件研制主要针对互通立交构造物的设计，目的是为了加快互通立交构造物的设计速度，降低桥梁设计者的劳动强度，降低图纸差错率。
二、系统研制的内容和对象
由于互通立交形式多种多样，受地形地物等约束条件控制，异形结构种类众多，而且每个设计者的设计习惯和风格不一，导致立交桥梁CAD研制难度很大，国内目前尚未出现较为统一较为完善的软件。因此一方面软件研制不能贪大求全，力求务真求实，立足解决立交构造物设计中最常见的类型，并尽量统一设计风格，真正做到能够应用于生产。另一方面，本次软件系统的基本构架应坚持高起点，要为今后拓展留有足够余地。
在以上的指导思想下，根据本软件开发的目的，软件研制的对象基本界定为立交构造物的上部结构。而现浇箱形梁由于其突出的适应性成为立交构造物的主流，因此软件研制的对象进一步缩小至立交连续箱梁。但立交连续箱梁的范围仍然太广，想依靠一个软件来解决全部问题是不现实的，我们必须进一步缩小范围，满足设计生产中最普遍的需要，立交连续箱梁的设计生产流程一般如下：根据互通立交路线的需要确定桥梁起止点和平面外形；根据墩台等约束条件确定跨径与结构型式；初步拟定上部各种结构尺寸；预应力钢筋配置和结构计算；出箱梁构造图、预应力钢筋图、箱梁普通钢筋图。
根据立交连续箱梁的流程，我们对以下要点进行限制：
（一）桥梁平面的基本型
根据设计经验，我们找出了立交连续箱梁设计中最常见的两种形状：“卜”型和“几”型。“卜”：主线在匝道分（合）流点的变宽异形段。其主要形状特征是匝道的分（合）流导致等宽主线局部出现加宽、分叉等不规则形状。“几”：匝道内弯梁段。其主要形状特征是变宽、半径较小。应该说“卜”型研制难度高于“几”型。
（二）软件功能的定位
本软件希望完成的功能不是结构计算，而是绘制大量的施工图。而施工图中量最大的图纸是箱梁构造图和普通钢筋图，其中构造尺寸和普通钢筋的确定绝大多数不需要结构计算来确定，而依赖于结构工程师的经验。因此程序决定舍弃结构计算部分，专攻绘图将有可能获得象路线CAD一样的成功。但由于桥梁自身的特点，在绘图的过程中仍不免涉及大量的人机交互。程序决定舍弃预应力钢筋图部分，预应力钢筋与结构受力关系极其密切，需要在结构计算软件中不断调试确定，其曲线要素点已十分齐全，加上预应力钢束图本身较为简单，本次暂不列入软件研制内容。
（三）梁高形式、腹板形式
为保留系统的扩展性，软件决定预留变高度、斜腹板的功能，但这两项因素的加入极大地增加了开发难度。首期开发仍将以等高直腹箱梁为主，兼顾等高斜腹、变高直腹，变高斜腹有待后期开发拓展来解决。
三、软件开发流程
软件的流程依赖于立交连续箱梁的设计流程：
（一）箱梁平面及一般构造图
1．互通立交路线平纵横要素的输入。该步骤可与目前国内较为常用的互通立交软件设置接口进行数据读取，但仍应保留独立手工输入路线各要素的功能。
2．桥梁起止点及平面外形确定。路线数据输入后应根据设计者的需要确定桥梁起止点桩号和平面外形；除起止点外桥梁平面外形基本可由路线边缘推出，但起止点的平面外形需人工交互输入，以适应斜桥台、斜交界墩或其他不规则边界的需要。
3．箱梁腔室的布置。在ACAD图形界面中完全手工交互式输入确定箱梁腹板、横隔板中心线，以利于适应各种异形结构。
输入腹板横隔板厚度等尺寸，腹板一般采用两级变宽输入，横隔板一般采用等厚，各过渡段、倒角的尺寸均应输入。各尺寸的输入最好采用半自动交互式输入，输入时应使用一些智能通用设置，能够合并的应尽量减少冗余数据，减少大量雷同尺寸的多次输入，以提高输入效率。
4．箱梁顶板、底板、腹板、横隔板的尺寸输入。顶板、底板、腹板、横隔板的尺寸输入设计同上，应注意过渡段的输入。各尺寸的输入最好采用半自动交互式输入，输入时应使用一些智能通用设置，能够合并的应尽量减少冗余数据，减少大量雷同尺寸的多次输入，以提高输入效率。各板的输入最好采用半自动交互式输入，能够合并的应尽量减少冗余数据。顶底板一般采用等厚，
5．交互式输入支座。可在图形界面下交互输入支座。
6．交互式确定剖面。大部分剖面应达到自动生成的程度，部分特殊剖面宜用半自动交互输入补充。
在以上6个步骤完成后，应能够完成箱梁一般构造图及剖面图。
（二）箱梁普通钢筋
1．预应力混凝土箱梁的普通钢筋多为构造钢筋，与普通钢筋混凝土箱梁不同，这两种箱梁的钢筋，程序均应保留，当然后者将非常复杂，而且要和结构计算结果相配套。本次暂以预应力混凝土箱梁的普通钢筋为主要研制对象，但必须预留绘制将来普通钢筋混凝土箱梁的功能。
2．普通钢筋种类较多，不考虑变截面等因素，钢筋种类都将达到30-40种，每种钢筋的摆布和大小与箱梁腔室分布、箱梁各板板厚等几何因素有着密不可分的关系，而且多为规范要求和设计经验所控制，需要设计人员下一步花很大力气提取这些几何相关关系，让大量钢筋的生成由计算机自动完成。
3．钢筋图自动绘制的目标是：钢筋图块要求能自动生成，钢筋间距和直径能够修改，钢筋数量要求自动计算生成。
（三）数据的处理
本程序的数据较多，要求数据库起始设计就要合理，否则后期维护工作量很大，数据主要包括：1．路线平纵横要素、桥梁边界的数据。2．箱梁腔室布置、梁高等数据。3．箱梁顶板、底板、腹板、横隔板等各板的几何数据。4．基于规范构造和设计经验的钢筋布置的几何规律数据。5．通过基础数据计算得来的砼、钢筋的明细和汇总工程数量。前三类基本为输入数据，第五类为输出数据，第四类数据难度较大，因为需要模拟人工智能。五类数据在设计中应全盘考虑，尽量减少冗余数据出现，前后处理界面与功能应方便使用者。
[关键词]AutoCAD 二次开发 互通立交桥
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0710122－01
一、引言
目前国内关于互通立交软件已有不少，但绝大多数限于立交路线方面的设计。这些软件在设计生产过程中被广泛运用，在设计互通立交方案时利用较为智能的图形交互式输入，大大提高了方案设计和初步设计阶段互通立交设计多方案比选的效率。而一旦设计方案确定，施工图设计阶段计算机自动出图效率很高，几乎能够自动生成路线平纵横全部的图纸。相对于互通立交路线设计，互通立交构造物的设计不仅受几何因素的控制，而且到结构受力因素的约束，显得非常复杂且规律性差，目前国内尚未有一个CAD软件能够完全解决立交构造物的实际生产问题。形式多种多样的异形结构的设计，包括构造图、预应力钢筋图、普通钢筋图和相应的工程数量表，使得设计单位不得不投入大量人力进行“人海战术”，虽然图纸计算机出图率为100%，但计算机自动出图率几乎为零，导致设计周期漫长、设计成本高、设计差错率高。互通立交曲线梁CAD软件研制主要针对互通立交构造物的设计，目的是为了加快互通立交构造物的设计速度，降低桥梁设计者的劳动强度，降低图纸差错率。
二、系统研制的内容和对象
由于互通立交形式多种多样，受地形地物等约束条件控制，异形结构种类众多，而且每个设计者的设计习惯和风格不一，导致立交桥梁CAD研制难度很大，国内目前尚未出现较为统一较为完善的软件。因此一方面软件研制不能贪大求全，力求务真求实，立足解决立交构造物设计中最常见的类型，并尽量统一设计风格，真正做到能够应用于生产。另一方面，本次软件系统的基本构架应坚持高起点，要为今后拓展留有足够余地。
在以上的指导思想下，根据本软件开发的目的，软件研制的对象基本界定为立交构造物的上部结构。而现浇箱形梁由于其突出的适应性成为立交构造物的主流，因此软件研制的对象进一步缩小至立交连续箱梁。但立交连续箱梁的范围仍然太广，想依靠一个软件来解决全部问题是不现实的，我们必须进一步缩小范围，满足设计生产中最普遍的需要，立交连续箱梁的设计生产流程一般如下：根据互通立交路线的需要确定桥梁起止点和平面外形；根据墩台等约束条件确定跨径与结构型式；初步拟定上部各种结构尺寸；预应力钢筋配置和结构计算；出箱梁构造图、预应力钢筋图、箱梁普通钢筋图。
根据立交连续箱梁的流程，我们对以下要点进行限制：
（一）桥梁平面的基本型
根据设计经验，我们找出了立交连续箱梁设计中最常见的两种形状：“卜”型和“几”型。“卜”：主线在匝道分（合）流点的变宽异形段。其主要形状特征是匝道的分（合）流导致等宽主线局部出现加宽、分叉等不规则形状。“几”：匝道内弯梁段。其主要形状特征是变宽、半径较小。应该说“卜”型研制难度高于“几”型。
（二）软件功能的定位
本软件希望完成的功能不是结构计算，而是绘制大量的施工图。而施工图中量最大的图纸是箱梁构造图和普通钢筋图，其中构造尺寸和普通钢筋的确定绝大多数不需要结构计算来确定，而依赖于结构工程师的经验。因此程序决定舍弃结构计算部分，专攻绘图将有可能获得象路线CAD一样的成功。但由于桥梁自身的特点，在绘图的过程中仍不免涉及大量的人机交互。程序决定舍弃预应力钢筋图部分，预应力钢筋与结构受力关系极其密切，需要在结构计算软件中不断调试确定，其曲线要素点已十分齐全，加上预应力钢束图本身较为简单，本次暂不列入软件研制内容。
（三）梁高形式、腹板形式
为保留系统的扩展性，软件决定预留变高度、斜腹板的功能，但这两项因素的加入极大地增加了开发难度。首期开发仍将以等高直腹箱梁为主，兼顾等高斜腹、变高直腹，变高斜腹有待后期开发拓展来解决。
三、软件开发流程
软件的流程依赖于立交连续箱梁的设计流程：
（一）箱梁平面及一般构造图
1．互通立交路线平纵横要素的输入。该步骤可与目前国内较为常用的互通立交软件设置接口进行数据读取，但仍应保留独立手工输入路线各要素的功能。
2．桥梁起止点及平面外形确定。路线数据输入后应根据设计者的需要确定桥梁起止点桩号和平面外形；除起止点外桥梁平面外形基本可由路线边缘推出，但起止点的平面外形需人工交互输入，以适应斜桥台、斜交界墩或其他不规则边界的需要。
3．箱梁腔室的布置。在ACAD图形界面中完全手工交互式输入确定箱梁腹板、横隔板中心线，以利于适应各种异形结构。
输入腹板横隔板厚度等尺寸，腹板一般采用两级变宽输入，横隔板一般采用等厚，各过渡段、倒角的尺寸均应输入。各尺寸的输入最好采用半自动交互式输入，输入时应使用一些智能通用设置，能够合并的应尽量减少冗余数据，减少大量雷同尺寸的多次输入，以提高输入效率。
4．箱梁顶板、底板、腹板、横隔板的尺寸输入。顶板、底板、腹板、横隔板的尺寸输入设计同上，应注意过渡段的输入。各尺寸的输入最好采用半自动交互式输入，输入时应使用一些智能通用设置，能够合并的应尽量减少冗余数据，减少大量雷同尺寸的多次输入，以提高输入效率。各板的输入最好采用半自动交互式输入，能够合并的应尽量减少冗余数据。顶底板一般采用等厚，
5．交互式输入支座。可在图形界面下交互输入支座。
6．交互式确定剖面。大部分剖面应达到自动生成的程度，部分特殊剖面宜用半自动交互输入补充。
在以上6个步骤完成后，应能够完成箱梁一般构造图及剖面图。
（二）箱梁普通钢筋
1．预应力混凝土箱梁的普通钢筋多为构造钢筋，与普通钢筋混凝土箱梁不同，这两种箱梁的钢筋，程序均应保留，当然后者将非常复杂，而且要和结构计算结果相配套。本次暂以预应力混凝土箱梁的普通钢筋为主要研制对象，但必须预留绘制将来普通钢筋混凝土箱梁的功能。
2．普通钢筋种类较多，不考虑变截面等因素，钢筋种类都将达到30-40种，每种钢筋的摆布和大小与箱梁腔室分布、箱梁各板板厚等几何因素有着密不可分的关系，而且多为规范要求和设计经验所控制，需要设计人员下一步花很大力气提取这些几何相关关系，让大量钢筋的生成由计算机自动完成。
3．钢筋图自动绘制的目标是：钢筋图块要求能自动生成，钢筋间距和直径能够修改，钢筋数量要求自动计算生成。
（三）数据的处理
本程序的数据较多，要求数据库起始设计就要合理，否则后期维护工作量很大，数据主要包括：1．路线平纵横要素、桥梁边界的数据。2．箱梁腔室布置、梁高等数据。3．箱梁顶板、底板、腹板、横隔板等各板的几何数据。4．基于规范构造和设计经验的钢筋布置的几何规律数据。5．通过基础数据计算得来的砼、钢筋的明细和汇总工程数量。前三类基本为输入数据，第五类为输出数据，第四类数据难度较大，因为需要模拟人工智能。五类数据在设计中应全盘考虑，尽量减少冗余数据出现，前后处理界面与功能应方便使用者。