本發(fā)明涉及橋梁預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型的全參數(shù)化建立技術(shù)，更具體地來說它是一種全參數(shù)化建立預(yù)應(yīng)力鋼束模型的方法。

背景技術(shù)：

隨著橋梁工程的快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(連續(xù)剛構(gòu))橋修建越來越普及。對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(連續(xù)剛構(gòu))橋而言，隨著跨徑的增大，鋼束的增多，存在著大量平彎、豎彎空間組合的鋼束，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束的形狀及其布置變得愈發(fā)復(fù)雜。基于傳統(tǒng)二維的方式判斷預(yù)應(yīng)力鋼束之間、鋼束與普通鋼筋之間以及鋼束與箱梁之間的干涉與位置關(guān)系較為困難。而通過三維模型可以快速直觀地看到預(yù)應(yīng)力鋼束在模型中的布置，判定是否存在干涉。預(yù)應(yīng)力鋼束的設(shè)計是一個不斷調(diào)整的過程，需要三維模型能夠快速響應(yīng)設(shè)計的變更，參數(shù)化程度要求高。因此，建立全參數(shù)化的預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型對橋梁設(shè)計有著重要的意義。

目前，橋梁預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型的建模常用的方法是以鋼束關(guān)鍵點(非有理)樣條擬合出鋼束空間軸線，該方法以鋼束關(guān)鍵點(空間)坐標作為輸入，簡單高效，但精度缺乏保證，受控于樣點個數(shù)和擬合方法。亦有通過平彎和豎彎曲線來創(chuàng)建鋼束三維模型，該方法以平彎和豎彎關(guān)鍵點(平面)坐標作為輸入，缺乏鋼束定位信息，而且只適合頂板類鋼束創(chuàng)建，并不適合建立以曲線為參照的底板鋼束，綜合上述，橋梁預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型創(chuàng)建方法多以關(guān)鍵點(空間和平面)作為輸入條件，拋棄了設(shè)計過程，采用中間結(jié)果作為輸入條件，均不是真正意義上的三維設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為了克服上述背景技術(shù)的不足之處，而提供一種全參數(shù)化建立預(yù)應(yīng)力鋼束模型的方法，該方法以預(yù)應(yīng)力鋼束平彎和豎彎設(shè)計參數(shù)作為輸入，提供一種正向參數(shù)化建立預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型的方法，以滿足橋梁預(yù)應(yīng)力鋼束三維設(shè)計的需要。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的：在參數(shù)約定的基礎(chǔ)上進行正向建模，主要步驟包括：

步驟1，根據(jù)平彎參數(shù)建立預(yù)應(yīng)力鋼束平彎曲線；

步驟2，根據(jù)豎彎參數(shù)建立預(yù)應(yīng)力鋼束豎彎曲線；

步驟3，根據(jù)平彎豎彎曲線生成預(yù)應(yīng)力鋼束空間軸線，沿軸線掃掠生成實體，構(gòu)建出全參數(shù)化的預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型。

在上述技術(shù)方案中，所述的參數(shù)約定主要包括：定位約定，以鋼束平彎曲線中點在橋軸線上的投影為原點，軸線方向為X軸，橫橋向為Y軸，高程為Z軸，并約定平彎面為xy平面，豎彎面為xz平面，鋼束在橫斷面yz平面的定位參數(shù)約定：y0、z0，其中底板僅用y0控制；平彎參數(shù)約定，Ez、平彎半徑R₁、平彎轉(zhuǎn)角θ₁、L₁、L₃；頂板鋼束豎彎參數(shù)約定，Ey、豎彎半徑R2、豎彎轉(zhuǎn)角θ2；底板鋼束豎彎參數(shù)約定，E0、底板束保護層厚度h、豎彎半徑R2、豎彎轉(zhuǎn)角θ2。

在上述技術(shù)方案中，步驟1還包括以下步驟：

步驟1-1，在平彎面上根據(jù)y0建立平彎中點O₁，根據(jù)平彎參數(shù)Ez、平彎轉(zhuǎn)角θ₁、L₁和L₃，推導(dǎo)各導(dǎo)線點的增量坐標：PC(dx＝(L₃/2+R₁*tan(θ₁/2)),dy＝0)相對于O1，PB(dx＝±(dx+Ez/tan(θ₁)),dy＝dy+Ez)相對于PC，PA(dx＝±(dx+R₁*tan(θ₁/2)),0)相對于PB，建立導(dǎo)線點，依次直線連接PA、PB、PC、PC1、PB1、PA1，生成平彎導(dǎo)線；

步驟1-2，根據(jù)平彎參數(shù)圓角半徑R₁倒圓，并與導(dǎo)線修剪，生成平彎線。

在上述技術(shù)方案中，所述的步驟2還包括以下步驟：

步驟2-1，對于頂板鋼束，將平彎線中點、起點和終點在豎彎面上投影，生成臨時點O2、PT和PT1，可得點O2與PT和PT1的水平距離x0；根據(jù)豎彎參數(shù)Ey、豎彎轉(zhuǎn)角θ₂，推導(dǎo)豎彎導(dǎo)線點坐標：PA(±x0，z0+Ey*dir),PB(dx＝±Ey/tan(θ₂),dy＝-Ey*dir)相對于PA,依次建立導(dǎo)線點PA、PB、PB1、PA1，并直線連接，生成豎彎導(dǎo)線；

步驟2-2，對于底板鋼束，需準備參考曲線，一般為底板邊緣線，將參考曲線偏移h，得到曲線C0；將參考曲線偏移E0得到曲線C1,過平彎線端點PT做橫斷面與曲線C1相交得到PA點；過點PA做與水平夾角為θ2的直線與曲線C0相交得PB；同樣方法可得到PA1和PB1，修剪直線和曲線C0，生成豎彎導(dǎo)線；

步驟2-3，根據(jù)豎彎參數(shù)圓角半徑R₂對豎彎導(dǎo)線做倒圓，生成豎彎線。

在上述技術(shù)方案中，所述的步驟3還包括以下步驟：

步驟3-1，將平彎線沿平彎面法線方向拉伸，將豎彎線沿豎彎面法線方向拉伸，拉伸距離足夠大，確保兩個曲面相交，交線即為預(yù)應(yīng)力鋼束空間軸線；

步驟3-2，根據(jù)橫截面半徑沿空間軸線掃掠生成預(yù)應(yīng)力鋼束三維實體模型。

本發(fā)明的有益效果是：以最簡單的設(shè)計參數(shù)描述復(fù)雜多樣的預(yù)應(yīng)力鋼束，通過上述參數(shù)約定和建模方法，可精確的建立全參數(shù)化的橋梁預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型。構(gòu)建過程輸入?yún)?shù)意義明確，三維模型準確可靠，能夠快速響應(yīng)設(shè)計變更?；陬A(yù)應(yīng)力三維模型可進行鋼束碰撞檢測、參數(shù)表提取、二維出圖、導(dǎo)入有限元分析計算等應(yīng)用，結(jié)合計算機軟件工程，對開發(fā)預(yù)應(yīng)力鋼束專用三維設(shè)計軟件具有一定的指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1本發(fā)明建模流程圖。

圖2本發(fā)明實施例定位坐標系約定。

圖3本發(fā)明實施例鋼束平豎彎參數(shù)。

圖4本發(fā)明實施例頂板平彎線。

圖5本發(fā)明實施例頂板豎彎線。

圖6本發(fā)明實施例底板豎彎線。

圖7本發(fā)明實施例鋼束空間軸線。

圖8本發(fā)明實施例預(yù)應(yīng)力鋼束空間實體模型。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，僅作舉例而已，同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。

本發(fā)明所述一種全參數(shù)化建立預(yù)應(yīng)力鋼束模型的方法，在參數(shù)約定的基礎(chǔ)上進行正向建模，如圖1所示，主要步驟包括：

步驟1，根據(jù)平彎參數(shù)建立預(yù)應(yīng)力鋼束平彎曲線；

步驟2，根據(jù)豎彎參數(shù)建立預(yù)應(yīng)力鋼束豎彎曲線；

步驟3，根據(jù)平彎豎彎曲線生成預(yù)應(yīng)力鋼束空間軸線，沿軸線掃掠生成實體，構(gòu)建出全參數(shù)化的預(yù)應(yīng)力鋼束三維模型。

結(jié)合一種連續(xù)剛構(gòu)橋頂板預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計實施例，首先，進行參數(shù)約定：

定位約定：以鋼束平彎曲線中點在橋軸線上的投影為原點，軸線方向為X軸，橫橋向為Y軸，高程為Z軸，并約定平彎面為xy平面，豎彎面為xz平面，鋼束在橫斷面yz平面的定位參數(shù)約定：y0、z0，其中底板僅用y0控制，如圖2所示。

如圖3所示，平彎參數(shù)約定：Ez、平彎半徑R₁、平彎轉(zhuǎn)角θ₁、L₁、L₃。

頂板鋼束豎彎參數(shù)約定：Ey、豎彎半徑R2、豎彎轉(zhuǎn)角θ2。

底板鋼束豎彎參數(shù)約定：E0、底板束保護層厚度h、豎彎半徑R2、豎彎轉(zhuǎn)角θ2，由于底板鋼束在定位上只有y0，故此處與頂板豎彎相比會多一個底板束保護層厚度h。

其余要素均可通過運算獲取。特別的，當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束左右不對稱時，需要額外添加不對稱的參數(shù)。

同時約定類型參數(shù)：頂板鋼束豎彎類型，底板鋼束豎彎類型等。

根據(jù)以上約定，建模過程中，頂板鋼束和底板建模步驟一致，因此，一種全參數(shù)化建立預(yù)應(yīng)力鋼束的建模步驟是：

步驟1，根據(jù)平彎參數(shù)建立預(yù)應(yīng)力鋼束平彎曲線

步驟1-1，在平彎面上根據(jù)y0建立平彎中點O₁，根據(jù)平彎參數(shù)Ez、平彎轉(zhuǎn)角θ₁、L₁和L₃，推導(dǎo)各導(dǎo)線點的增量坐標：PC(dx＝(L₃/2+R₁*tan(θ₁/2)),dy＝0)相對于O1，PB(dx＝±(dx+Ez/tan(θ₁)),dy＝dy+Ez)相對于PC，PA(dx＝±(dx+R₁*tan(θ₁/2)),0)相對于PB，建立導(dǎo)線點，依次直線連接PA、PB、PC、PC1、PB1、PA1，生成平彎導(dǎo)線。

步驟1-2，根據(jù)平彎參數(shù)圓角半徑R₁倒圓，并與導(dǎo)線修剪，生成平彎線如圖4所示。

步驟2，根據(jù)豎彎參數(shù)建立預(yù)應(yīng)力鋼束豎彎曲線；

步驟2-1，對于頂板鋼束，將平彎線中點、起點和終點在豎彎面上投影，生成臨時點O2、PT和PT1，可得點O2與PT和PT1的水平距離x0。根據(jù)豎彎參數(shù)Ey、豎彎轉(zhuǎn)角θ₂，推導(dǎo)豎彎導(dǎo)線點坐標：PA(±x0，z0+Ey*dir),PB(dx＝±Ey/tan(θ₂),dy＝-Ey*dir)相對于PA,依次建立導(dǎo)線點PA、PB、PB1、PA1，并直線連接，生成豎彎導(dǎo)線，如圖5所示。

步驟2-2，對于底板鋼束，需準備參考曲線，一般為底板邊緣線。1，將參考曲線偏移h，得到曲線C0；2，將參考曲線偏移E0得到曲線C1,過平彎線端點PT做橫斷面與曲線C1相交得到PA點；3，過點PA做與水平夾角為θ2的直線與曲線C0相交得PB；同樣方法可得到PA1和PB1。修剪直線和曲線C0，生成豎彎導(dǎo)線，如圖6所示。

步驟2-3，根據(jù)豎彎參數(shù)圓角半徑R₂對豎彎導(dǎo)線做倒圓，生成豎彎線。

步驟3，建立預(yù)應(yīng)力鋼束空間軸線，沿軸線掃掠生成實體；

步驟3-1，將平彎線沿平彎面法線方向拉伸，將豎彎線沿豎彎面法線方向拉伸，拉伸距離足夠大，確保兩個曲面相交，交線即為預(yù)應(yīng)力鋼束空間軸線，如圖7所示。

步驟3-2，根據(jù)橫截面半徑沿空間軸線掃掠生成預(yù)應(yīng)力鋼束三維實體模型，如圖8所示。

未詳細說明的均為現(xiàn)有技術(shù)。