autocad二次开发--曲线钢箱梁斜腹板放样展开

曲线钢箱梁斜腹板展开放样程序开发

摘要：高架桥曲线钢箱梁外斜腹板的展开放样是工厂制造的难点，一般采用钣金软件如Pro/E 、autoPol 钣金专家等进行放样，需三维建模后由实体展开，对技术人员综合素质要求较高，研究一种简单易行的展开放样方法可大大降低工艺设计放样的门槛。 关键词：曲线钢箱梁 展开 钣金

Program development for unfolding the inclined web setting-out of curved steel box girder ABSTRACT It is a manufacturing difficulty for unfolding the inclined web of curved steel box girder in work yard, generally, sheet-metal software such as Pro/E and autoPo1 are used to set out, which should be modeled by 3D solid modeling before unfolded and have strict technical demands for technicians, so research a simply way for the inclined web setting-out can reduce the difficulty of technological Design.

KEY WORDS Curved steel box girder, unfolding, sheet-metal 1、概况

随着国内城市现代化的进程和城市容量的扩大，城市公路以及高速公路交通正处于高速发展阶段，尤其是大、中型城市的发展尤为迅猛。曲线高架钢箱梁以及匝道钢箱梁需求量越来越大。

曲线钢箱梁为空间曲线，特别是匝道梁，平面投影采用缓和曲线，同时还有立面线形（含预拱度），因此对于钢箱梁斜腹板的放样展开是曲线钢箱梁制造的一大难点。

如何采用先进的放样方法，特别是计算机迅速发展的时代，如何利用计算机这一现代工具，实现放样数字化，减少人为因素影响，做到放样程式化，是需要研究的课题目标。

目前国内曲线钢箱梁主要采用传统手工放样展开的方式进行制造以及钣金展开软件如PRO/E 、AutoPOL 钣金展开专家等。前者放样劳动强度大。对于缓和曲线钢箱梁腹板传统放样采用三角形法进行放样，放样难度大，精度低，可操作性不强，对放样工素质要求高；后者需要三维建模，通过三维实体模型进行展开，对技术人员要求有较全面的素质。

如何降低曲面展开放样的门槛，关键在于开发一种方便使用，易操作的软件，实现全程数字化，AutoCAD 提供了开放的VBA 编程界面，可便捷地实现此功能。 2、线形

以桥梁中心线为缓和曲线钢箱梁为例，对桥梁边缘以及斜腹板边缘的曲线方程推导。立面线形及预拱度采用分段函数进行计算Z 坐标。 2.1 边缘曲线坐标参数方程推导

边缘曲线坐标参数方程推导首先从中心缓和曲线平面坐标参数方程推导出边缘点平面坐标参数方程，再通过立面线形Z 1、横坡（超高渐变段）Z 2及预拱度Z 3叠加出边缘点高程坐标参数方程，即可获取边缘点的三维坐标参数方程X 、Y 、Z 。

缓和曲线要素：A （Ls ）、R

2L A r =当在缓圆点时r=R ，L=Ls ，即：2Ls A R =

缓和曲线中心点ci 的x 、y 坐标参数方程：

592244()40**3456**l l x l l R Ls R Ls =-+ ； 3711

3355()6**336**42240**l l l y l R Ls R Ls R Ls =-+

图1为缓和曲线平面图，已知中心c(li)各点坐标参数方程x(li)、y(li)求边缘坐标参数方

程，首先必须根据c(li)点法线来求，法线斜率为：

()dx

dy K l dl

dl =-

，简化后为：5348

422610

3840(*)480(*)10(*)()1920(*)80(*)R Ls R Ls l R Ls l K l R Ls l R Ls l l -+-=

-+ 法线倾角()tan(())l arc K l θ=

图 1 缓和曲线平面图

b(li)点坐标参数方程为li li Xb(li)=-Δx(li)+x ,Yb(li)=-Δy(li)+y 即li li Xb(li)=-W1cos(θ(li))+x ,Yb(li)=-W1sin(θ(li))+y

a(li)点坐标参数方程为li li Xa(li)=-W2cos(θ(li))+x ,Ya(li)=-W2sin(θ(li))+y bb(li)点坐标参数方程为li li Xbb(li)=W1cos(θ(li))+x ,Ybb(li)=W1sin(θ(li))+y aa(li)点坐标参数方程为li li Xaa(li)=W2cos(θ(li))+x ,Yaa(li)=W2sin(θ(li))+y 与之相接的圆曲线：

圆心坐标（x ，y ）为x(Ls) - R * Cos(Atn(K(Ls)))，y(Ls) - R * Sin(Atn(K (Ls))) 起止角度分别为：Atn(K(Ls)), Atn(K(Ls)) + Lhc / R ，其中Lhc 为圆弧长度。

边缘圆弧为此同心圆，仅R 变化，起止角度与中心线同。

高程坐标由于立面线形、横坡各不相同，可根据实际情况推导Z 1、Z 2（仅超高渐变段考虑Z 2）坐标参数方程（分段函数），对于预拱度Z 3坐标参数方程可根据设计给定坐标点，再通过软件TableCurve2D 对数据进行拟合成VBA 程序识别且精度达到要求的方程。

以无超高渐变段钢箱梁为例，高程坐标公式推导过程： 立面线形一般采用纵坡+圆弧+纵坡，如图2所示

L 图 2 立面线形示意图

Z 1分段函数已知JD 坐标点，i1%、i2%及Ry ，由此可求出ZY （直圆点）、YZ （圆直点）坐标，直圆点Lzy=Ljd-Rytan((φ0+ψ0)/2)cos(φ0)，Zzy= Zjd-Rytan((φ0+ψ0)/2)sin(φ0)，其中Ljd 、Zjd 为交点JD 纵、横坐标（YZ 点计算略），φ0=atan(i1%)，ψ0=atan(i2%)；圆心Lc 坐标为LLc=Lzy+Rysin(φ0)，ZLc=Zzy- Rycos(φ0)），圆弧段坐标参数方程：LYH=LLc+Ry cos(φ)，ZYH=ZLc+ Ry sin(φ)，φ取值为π/2+φ0~π/2-ψ0；Lst 侧直线段Z1=aL+b ，L 取