浅析计算机技术在公路与桥梁工程施工中的应用

--------------------------------------------------------------------------------------------------浅析计算机技术在公路与桥梁工程施工中的应用王焕强（中国水利水电第七工程局第六分局，四川彭山620860）摘要：本文简要论述计算机技术在锦屏公路、石忠高速公路工程的施工管理过程中的一些具体的应用，内容涉及到三维处理、数据库与相关程序设计的链接与嵌入技术。通过在施工中实际操作实例分析，重点叙述程序设计的应用，以求将公路与桥梁施工中大量的、重复性的、有逻辑性的工作通过计算机进行处理，以达到事半功倍的效果。关键词：计算机；公路；桥梁；施工；应用1.概述随着计算机技术的纵深发展，现代公路与桥梁工程设计和施工已经广泛地应用计算机管理程序、计算机辅助设计等先进的技术手段，为设计、施工、管理进行服务。利用计算机进行桥梁、隧道、涵洞结构、水利水文计算、土石方计算与调配、工程费用及预算、统计车辆通过量等；利用集成计算机辅助设计（ComputerAidedDesin）软件绘制桥梁、涵洞和隧道工程图、路线平面图、路线纵横断面图等。本文结合公路与桥梁工程施工管理实际工作，将通过具体的应用实例阐述计算机技术在工程施工建设中的应用情况。2.应用计算机进行结构物工程量的复核计算2.1拱桥侧墙体积计算锦屏公路第Ⅰ、Ⅱ标段共有4座拱桥（悬链线拱），拱桥的侧墙体积是整座桥计算过程最复杂的部位，同时，也是设计单位最容易出现差错的地方。通过复核计算结果证明，4座拱桥的侧墙设计工程量比实际少130.86m3。计算公式：V＝cf1L1(shK－K)/[K(m－1)]＋f12L1m1(0.5shKchK＋1.5K)/[2K(m－1)2]…1VF≈0.5f1[B－2C－2f1m2(K1＋K3)＋f1m2(K12＋K32)]×(W2－K3f1m3)……………2V侧墙＝4V＋2VF…………………………………………………………………3利用CASIO4500PA计算器计算侧墙体积为131.50m3；计算机三维建模求积计算：--------------------------------------------------------------------------------------------------通过AutoCAD2002平台软件进行桥梁的三维建模，创建桥梁结构三维立体图形，对SOLIDS对象进行布尔运算，利用MASSPROP命令求积，最后在计算机显示器上显示AutoCADTextWindow：---SOLIDS---见图1：Mass：134315323.6787Volume：134315323.6787以上计算分别是质量计算和体积计算，因为建模单位是㎝，将其进行换算：134315323.6787㎝3/106＝134.315323m3；原施工设计图纸工程量中侧墙体积：101.60m3，为设计错误；通过以上计算结果显示，利用三维建模计算不规则结构体积在精度、速度及直观性方面有着无法相比的优势。图1三维建模计算体积2.2路基土石方复核计算在路基土石方复核计算工作中，因无相关专业的计算软件，所以只能结合实际，利用多方已有应用软件进行综合嵌入，以下将介绍利用Access、AutoCAD、Excel软件共同完成路基土石方工程量的复核计算工作原理。土石方计算公式（棱台法）：--------------------------------------------------------------------------------------------------nV＝1/3×∑（Ai－1＋Ai）Li[1＋mi/(1＋mi)]…………………………………4i＝1其中mi＝Ai－1/Ai(Ai－1＞Ai)在路基断面测量工作中通常采用坐标法，如图2，即将公路每个桩号的断面上的转折点（xi，yi）首尾相接成为一个封闭的截面，这就是所测断面的面积：nA＝1/2×∑（xiyi＋1＋xi＋1yi）……………………………………………………5i＝1其中3≤n≤i＋1图2坐标法示意图根据以上计算公式将合同段内全部的所测断面桩号与每个断面上的（xi，yi）输入计算机Access数据库进行综合数据处理，形成数据库文件，便可以将Access数据库与AutoCAD平台进行数据链接嵌入，这样每个桩号断面上的测点坐标将会自动以POINT形式批量生成元素，依次首尾连接各点进行闭合，然后即可应用平台自动计算每个桩号断面面积。最后从数据库导出到Excel，应用其内部函数按照棱台公式编制土石方计算表，输入桩号，然后以桩号为映射将所求面积导入，通过电子表格的公式与函数的自动计算功能，最后叠加所得数据即是复核计算的土石方工程量。至此便是数据库与相关应用软件的链接与嵌入技术计算土石方工程量的全部计算工作程序原理。1．计算机应用程序编程语言进行二次开发程序设计高速公路施工路线复测及竣工测量工作中，在没有专业软件辅助的情况下，绘制公路纵断面图是非常繁琐的工作，需要进行大量的、重复的操作，既费神，又容易出错。特别在公路进场复测阶段以及竣工测量阶段，需要在短时间内将所测量的中桩高程转化成纵断面图上的地面线，才可以进行路线复核。利用MicrosoftExcel、AutoCAD都提供的VBA功能，编制程序进行绘制，即--------------------------------------------------------------------------------------------------把MicrosoftExcel表格中的桩号、地面高程等信息读取出来，在AutoCAD文件里以文字、线条的方式写出来，就可以快速绘制公路纵断面地面线。3.1应用程序编程语言VisualBasicforApplication简介VisualBasicforApplication（VBA）是Microsoft面向最终用户的应用程序编程语言。Office产品的组件、AutoCAD均支持VBA作为二次开发工具。VBA最大特点和最大优点是利用面向对象（OOP）的ActiveXAutomation技术，使语言的引擎在技术上与开发环境分离。它的功能在很大程度上依赖于它的客户显露的Automation接口。同时，由于VBA是基于ActiveXAutomation技术，它可以使用任何Automation技术的应用程序共同工作。基于AutoCAD的VBA应用程序就是高级程序语言的计算功能与AutoCAD的绘图功能结合，使用VBA程序语句来控制对AutoCAD图形的操作。VBA作为一个集成的开发环境，它提供了高质量的用户化编程能力，能够使AutoCAD数据与其它的VBA应用程序，如Excel软件，直接共享，实现无缝连接，顺利进行数据交换。3.2程序设计算法分析在MicrosoftExcel中，与表对应的对象是工作表（Sheet或Worksheet），与每一个表格方格对应的对象是单元格区域（range），它可以仅包括一个单元格（cell），也可以由多个单元格合并而成。工作表对象中的cells属性，在单元格的选择方面可以达到与range相同的效果，它是以行（row）和列（gol）作为参数的，对于行和列的选择可以采用变量的形式。在本例中，可设定工作表（Worksheet）的每一行第一列（cells（i,1））为中桩桩号，每一行第二列（cells（i,2））为对应的地面高程。在AutoCAD中，没有与表对应的对象，但可以根据表中前后桩号定义水平距离，根据地面高程定义垂直距离，将表中数据理解为线条与文字对象的集合。这样，通过读取MicrosoftExcel文件中的最小对象—单元格区域（cells（i,j））的主要信息，利用VBA建立AutoCAD与Excel的通信，然后在AutoCAD文件里指定的图层、位置画线条，书写文字。通过循环，遍历所有单元格区域（cells（i,j）），边读边写，最终完成纵断面地面线的绘制及桩号、地面高程的书写。3.3程序具体实现步骤3.3.1在AutoCAD中创建Excel应用程序要编写存取Excel的应用程序，必须通过VBA将Excel中的对象能够让操作者使用，这就需要参考Excel对象的数据库。其步骤如下：1.打开AutoCAD的VBA编辑器（命令：VBAIDE）；--------------------------------------------------------------------------------------------------2.选择“工具”\“引用”项，在弹出的“引用”对话框的“可使用的引用”列表框内，选择“MicrosoftExcel2002ObjectLibrary”项；3.单击“确定”按钮；4.接下来使用下列代码可创建完整的应用程序对象实例：DimExcelAsExcel.Application'激活要与之通信的Excel应用程序OnErrorResumeNextSetExcel=GetObject(,Excel.Application)IfErr0ThenSetExcel=CreateObject(Excel.Application)EndIf3.3.2读入坐标点画地面线1.设定工作表（Worksheet）的每一行第一列（cells（i,1））为中桩桩号，每一行第二列（cells（i,2））为对应的地面高程。由于公路路线纵断面图水平方向比例为1:2000，垂直方向比例为1:200，故读入时，y坐标应乘以10倍。2.以（0，0，0）为原点，以桩号里程为x坐标，以10倍所对应的地面高程为y坐标，0为z坐标，定义某一桩号对应的地面点坐标；然后循环读取各里程桩号数据信息，定义各桩号所对应的地面点坐标；最后以直线段连接各地面点坐标，则为地面线。3.3.3桩号及高程的写入1.定义文字的插入位置以桩号里程为x坐标，0为y坐标，0为z坐标，确定文字的插入点。2.以单行文字形式创建桩号及高程文字，定义文字的格式、字体、高度、倾斜角度。插入后的文字应逆时针旋转90度。3.3.4辅助网格线的绘制1.辅助网格线能较为直观地表示桩号及地面高程的对应关系，有助于纵坡拉坡；2.以桩号里程为x坐标，0为y坐标，0为z坐标，确定网格线第一点；以桩号里程为x坐标，10倍所对应的地面高程为y坐标，0为z坐标，确定网格线第二点；两点连线，则为网格线。--------------------------------------------------------------------------------------------------2．结论通过以上几个计算机技术在道路与桥梁工程施工中的简单的应用实例，主要阐述了现代公路桥梁施工中很多繁杂的计算工作将会逐渐的由计算机进行，我们所追求的高质量、高效率、高精度计算成果会在瞬间完成，这就为我们的施工管理工作赢得了宝贵的时间和财富。参考文献：[1][美]DavidS.Cohn.TheCompleteReferenceAutoCAD2002.北京：电子工业出版社，2003[2]周水兴，何兆益，邹毅松等.路桥施工计算手册.北京：人民交通出版社，2001[3][美]Jhon.Walkenbach.Excel2002Formulas.北京：电子工业出版社，2002作者简介：王焕强（1978年8月5日出生）；籍贯：山东泰安市；现工作于中国水电七局六分局石忠高速公路项目部，助理工程师，从事工程技术管理工作。（[e-mail]）