道路橋梁工程概論 計(jì)算機(jī)在道路與橋梁工程中的應(yīng)用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1道路橋梁工程概論道路橋梁工程概論 計(jì)算機(jī)在道路與橋梁計(jì)算機(jī)在道路與橋梁工程中的應(yīng)用工程中的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CADCAD在道路與橋梁工程中的應(yīng)用在道路與橋梁工程中的應(yīng)用第1頁(yè)/共42頁(yè)二、二、 道路道路CADCAD系統(tǒng)組成及目標(biāo)系統(tǒng)組成及目標(biāo) 1. CAD1. CAD系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成: : 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 和硬件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng) （1 1） CADCAD軟件系統(tǒng)組成：軟件系統(tǒng)組成：n 科學(xué)計(jì)算：科學(xué)計(jì)算：包括通用的數(shù)學(xué)函數(shù)和計(jì)算程序，以及在設(shè)計(jì)中占包括通用的數(shù)學(xué)函數(shù)和計(jì)算程序，以及在設(shè)計(jì)中占有很大比例的常規(guī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等，即有很大比例的常規(guī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)

2、計(jì)等，即CAD的應(yīng)用軟件包。的應(yīng)用軟件包。n 圖形系統(tǒng)：圖形系統(tǒng)：包括幾何構(gòu)型；繪制工程設(shè)計(jì)圖；繪制各種函數(shù)曲包括幾何構(gòu)型；繪制工程設(shè)計(jì)圖；繪制各種函數(shù)曲線(xiàn)；繪制各種數(shù)據(jù)表格；在圖形顯示裝置上進(jìn)行圖形變換（即圖線(xiàn)；繪制各種數(shù)據(jù)表格；在圖形顯示裝置上進(jìn)行圖形變換（即圖形進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱(chēng)刪除和修改）；以及分析和模擬等。形進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱(chēng)刪除和修改）；以及分析和模擬等。n 數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)：包括設(shè)計(jì)原始資料、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、包括設(shè)計(jì)原始資料、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終成果等。最終成果等。 （2 2） CADCAD硬件系統(tǒng)組成：硬件系統(tǒng)組成： 硬件系統(tǒng)的基本配置：計(jì)算機(jī)、顯

3、示器、打印機(jī)及繪圖機(jī)等。硬件系統(tǒng)的基本配置：計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)及繪圖機(jī)等。第2頁(yè)/共42頁(yè)二、二、 道路道路CADCAD系統(tǒng)組成及目標(biāo)系統(tǒng)組成及目標(biāo)2. 2. 道路道路CADCAD系統(tǒng)的系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)的系統(tǒng)目標(biāo)n (1)野外勘查、測(cè)量資料的處理：常規(guī)測(cè)量、野外勘查、測(cè)量資料的處理：常規(guī)測(cè)量、 n GPS觀測(cè)、航測(cè)觀測(cè)、航測(cè) n(2)路線(xiàn)幾何設(shè)計(jì)及計(jì)算路線(xiàn)幾何設(shè)計(jì)及計(jì)算n(3)道路工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算：路基、路面、小橋道路工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算：路基、路面、小橋 n 涵、路線(xiàn)交叉涵、路線(xiàn)交叉n(4)工程概、預(yù)算編制工程概、預(yù)算編制n(5)工程設(shè)計(jì)文件的自動(dòng)編制與輸出。工程設(shè)計(jì)文件的自動(dòng)編制與輸出。

4、第3頁(yè)/共42頁(yè)l （1）計(jì)算機(jī)最初用于道路設(shè)計(jì)主要是完成繁）計(jì)算機(jī)最初用于道路設(shè)計(jì)主要是完成繁重的計(jì)算任務(wù)：如路線(xiàn)平面、縱斷面設(shè)計(jì)計(jì)算、重的計(jì)算任務(wù)：如路線(xiàn)平面、縱斷面設(shè)計(jì)計(jì)算、路面結(jié)構(gòu)分析計(jì)算等。路面結(jié)構(gòu)分析計(jì)算等。l（2）縱斷面優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)：）縱斷面優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)： 從從70年代開(kāi)始，年代開(kāi)始，隨著研究的深入，西方國(guó)家相繼進(jìn)行了縱斷面隨著研究的深入，西方國(guó)家相繼進(jìn)行了縱斷面優(yōu)化方面的研究與軟件研制工作。優(yōu)化方面的研究與軟件研制工作。 三、實(shí)用道路三、實(shí)用道路CADCAD系統(tǒng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)簡(jiǎn)述1. 1. 道路道路CADCAD的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程第4頁(yè)/共42頁(yè)l（3）道路平面線(xiàn)形和空間立體線(xiàn)形的優(yōu)

5、化：在縱斷面優(yōu)）道路平面線(xiàn)形和空間立體線(xiàn)形的優(yōu)化：在縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，許多國(guó)家對(duì)一定寬度范圍內(nèi)的道路化設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，許多國(guó)家對(duì)一定寬度范圍內(nèi)的道路平面線(xiàn)形和空間立體線(xiàn)形的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究。平面線(xiàn)形和空間立體線(xiàn)形的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究。 l（4）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)的引入：從）系統(tǒng)的引入：從70年代未年代未開(kāi)始，在道路工程設(shè)計(jì)中引入了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（開(kāi)始，在道路工程設(shè)計(jì)中引入了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)。由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成判別和設(shè)計(jì)計(jì)算，直接提供設(shè)計(jì)系統(tǒng)。由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成判別和設(shè)計(jì)計(jì)算，直接提供設(shè)計(jì)圖表。圖表。l（5）數(shù)字地面模型應(yīng)用與內(nèi)外業(yè)一體化設(shè)計(jì)）數(shù)

6、字地面模型應(yīng)用與內(nèi)外業(yè)一體化設(shè)計(jì)三、實(shí)用道路三、實(shí)用道路CADCAD系統(tǒng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)簡(jiǎn)述1. 1. 道路道路CADCAD的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程第5頁(yè)/共42頁(yè)u 德國(guó)德國(guó)CARD1軟件：軟件：勘測(cè)、設(shè)計(jì)和繪圖的一體化勘測(cè)、設(shè)計(jì)和繪圖的一體化 ；u 英國(guó)英國(guó)MXRoad軟件軟件 ：MOSS軟件。公路設(shè)計(jì)，平面和環(huán)型交叉，互通軟件。公路設(shè)計(jì)，平面和環(huán)型交叉，互通式立交，山嶺地區(qū)和沙漠地區(qū)道路設(shè)計(jì)，城市道路設(shè)計(jì)，路面改建和加寬，式立交，山嶺地區(qū)和沙漠地區(qū)道路設(shè)計(jì)，城市道路設(shè)計(jì)，路面改建和加寬，公路景觀設(shè)計(jì)，礦山工程，鐵路、機(jī)場(chǎng)和港口設(shè)計(jì)，排水設(shè)計(jì)，建筑景觀公路景觀設(shè)計(jì)，礦山工程，鐵路、機(jī)場(chǎng)和港口設(shè)計(jì)，排水

7、設(shè)計(jì)，建筑景觀造型設(shè)計(jì)等；造型設(shè)計(jì)等； u 美國(guó)美國(guó)Intergraph公司的公司的InRoads軟件。交通規(guī)劃和設(shè)計(jì)的全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了軟件。交通規(guī)劃和設(shè)計(jì)的全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化；自動(dòng)化；u 美國(guó)的美國(guó)的Eagle Point軟件軟件 ：適用于道路規(guī)劃和設(shè)計(jì)、測(cè)量工程、建筑景：適用于道路規(guī)劃和設(shè)計(jì)、測(cè)量工程、建筑景觀設(shè)計(jì)、地理信息系統(tǒng)和地圖測(cè)繪等；觀設(shè)計(jì)、地理信息系統(tǒng)和地圖測(cè)繪等；u 挪威的挪威的NovaCAD軟件軟件 ：以交通地理信息系統(tǒng)：以交通地理信息系統(tǒng)TrafGIS為基礎(chǔ)的多模塊為基礎(chǔ)的多模塊集成系統(tǒng)集成系統(tǒng) ；u 加拿大的加拿大的GWN-ROAD軟件軟件 ：專(zhuān)事研究開(kāi)發(fā)運(yùn)用于市政建設(shè)和土木

8、工：專(zhuān)事研究開(kāi)發(fā)運(yùn)用于市政建設(shè)和土木工程場(chǎng)地設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件程場(chǎng)地設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件 。2. 2. 國(guó)外道路國(guó)外道路CADCAD的發(fā)展概況的發(fā)展概況 三、實(shí)用道路三、實(shí)用道路CADCAD系統(tǒng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)簡(jiǎn)述第6頁(yè)/共42頁(yè)3. 3. 我國(guó)道路我國(guó)道路CADCAD的應(yīng)用概況的應(yīng)用概況 n 70年代中后期，有關(guān)公路科研單位、高等院校和公路測(cè)設(shè)部年代中后期，有關(guān)公路科研單位、高等院校和公路測(cè)設(shè)部門(mén)開(kāi)始研制與開(kāi)發(fā)道路設(shè)計(jì)計(jì)算與優(yōu)化程序，并取得了初步成門(mén)開(kāi)始研制與開(kāi)發(fā)道路設(shè)計(jì)計(jì)算與優(yōu)化程序，并取得了初步成果。果。 n 1986年，交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)、東南大學(xué)、西安公路交通大年，交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)、東南大學(xué)、西

9、安公路交通大學(xué)等開(kāi)發(fā)完成高等級(jí)公路綜合優(yōu)化及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)學(xué)等開(kāi)發(fā)完成高等級(jí)公路綜合優(yōu)化及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) 。n 進(jìn)入進(jìn)入20世紀(jì)世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)硬件的快速更新和降價(jià)，功年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)硬件的快速更新和降價(jià)，功能的快速提高，使得在微機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的道路能的快速提高，使得在微機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的道路CAD軟件占有一軟件占有一定的優(yōu)勢(shì)。定的優(yōu)勢(shì)。 n 目前公路路線(xiàn)目前公路路線(xiàn)CAD輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)已非常普及，應(yīng)用十分輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)已非常普及，應(yīng)用十分廣泛。廣泛。三、實(shí)用道路三、實(shí)用道路CADCAD系統(tǒng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)簡(jiǎn)述第7頁(yè)/共42頁(yè)4. 4. 發(fā)展前景發(fā)展前景n傳統(tǒng)的道路路線(xiàn)、橋梁、互通式立交

10、等的傳統(tǒng)的道路路線(xiàn)、橋梁、互通式立交等的CAD技術(shù)發(fā)展與改進(jìn)技術(shù)發(fā)展與改進(jìn)n道路與橋梁的三維造型和動(dòng)畫(huà)技術(shù)道路與橋梁的三維造型和動(dòng)畫(huà)技術(shù)n計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與應(yīng)用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與應(yīng)用n數(shù)據(jù)和信息采集新技術(shù)和數(shù)據(jù)和信息采集新技術(shù)和GPS與與GIS、遙感、攝影測(cè)量等技術(shù)的應(yīng)用、遙感、攝影測(cè)量等技術(shù)的應(yīng)用n道路工程庫(kù)和道路信息系統(tǒng)的建立道路工程庫(kù)和道路信息系統(tǒng)的建立n工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)在道路施工管理與營(yíng)運(yùn)等方面的應(yīng)用工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)在道路施工管理與營(yíng)運(yùn)等方面的應(yīng)用n智能化設(shè)計(jì)技術(shù)研究智能化設(shè)計(jì)技術(shù)研究 三、實(shí)用道路三、實(shí)用道路CADCAD系統(tǒng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)簡(jiǎn)述第8頁(yè)/共42頁(yè)1. 1.

11、計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行路線(xiàn)平縱橫設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行路線(xiàn)平縱橫設(shè)計(jì) n （1）利用數(shù)字地形模型進(jìn)行路線(xiàn)設(shè)計(jì)）利用數(shù)字地形模型進(jìn)行路線(xiàn)設(shè)計(jì)n 在數(shù)字地形模型支持下，借助數(shù)學(xué)方法，由初定路線(xiàn)平面在數(shù)字地形模型支持下，借助數(shù)學(xué)方法，由初定路線(xiàn)平面位置，進(jìn)行數(shù)字地模的自動(dòng)查詢(xún)，獲取平縱橫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，由計(jì)位置，進(jìn)行數(shù)字地模的自動(dòng)查詢(xún)，獲取平縱橫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)完成整個(gè)路線(xiàn)設(shè)計(jì)工作。算機(jī)完成整個(gè)路線(xiàn)設(shè)計(jì)工作。 n （2）人工設(shè)計(jì)路線(xiàn)，輸入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)完成計(jì)算與成）人工設(shè)計(jì)路線(xiàn)，輸入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)完成計(jì)算與成圖圖n 首先由設(shè)計(jì)人員確定路線(xiàn)平面位置，將平面設(shè)計(jì)資料輸入首先由設(shè)計(jì)人員確定路線(xiàn)平面位置，將平面設(shè)計(jì)資料

12、輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)，輸入平面設(shè)計(jì)方案所對(duì)計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)，輸入平面設(shè)計(jì)方案所對(duì)應(yīng)的縱、橫斷面資料，由計(jì)算機(jī)完成整個(gè)路線(xiàn)設(shè)計(jì)（如內(nèi)業(yè)計(jì)應(yīng)的縱、橫斷面資料，由計(jì)算機(jī)完成整個(gè)路線(xiàn)設(shè)計(jì)（如內(nèi)業(yè)計(jì)算和有關(guān)圖表的繪制等）算和有關(guān)圖表的繪制等） 。 四、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)四、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CADCAD在道路與橋梁工程中的應(yīng)用在道路與橋梁工程中的應(yīng)用第9頁(yè)/共42頁(yè)輸入平面設(shè)計(jì)資料輸入平面設(shè)計(jì)資料路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)計(jì)算處理路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)計(jì)算處理輸出設(shè)計(jì)成果或屏幕顯示圖表輸出設(shè)計(jì)成果或屏幕顯示圖表修改設(shè)計(jì)參數(shù)修改設(shè)計(jì)參數(shù)編制平面設(shè)計(jì)表、繪制平面設(shè)計(jì)圖編制平面設(shè)計(jì)表、繪制平面設(shè)計(jì)圖是否滿(mǎn)足要

13、求是否滿(mǎn)足要求結(jié)結(jié) 束束開(kāi)開(kāi) 始始YesNo圖圖1-1 路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)流程圖路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)流程圖路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)流程框圖路線(xiàn)平面設(shè)計(jì)流程框圖 第10頁(yè)/共42頁(yè)（1）縱斷面地面高程的獲?。┛v斷面地面高程的獲取n（a）實(shí)地進(jìn)行路中線(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量）實(shí)地進(jìn)行路中線(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量n（b）紙上定線(xiàn)時(shí)在地形圖上人工讀取中樁高程）紙上定線(xiàn)時(shí)在地形圖上人工讀取中樁高程n （c）利用建立的帶狀數(shù)模，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)模內(nèi)插，得到）利用建立的帶狀數(shù)模，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)模內(nèi)插，得到道路中線(xiàn)上任一點(diǎn)的高程值，從而獲得縱斷面地面線(xiàn)。道路中線(xiàn)上任一點(diǎn)的高程值，從而獲得縱斷面地面線(xiàn)。 (2) 縱斷面設(shè)計(jì)線(xiàn)的確定縱斷面設(shè)計(jì)線(xiàn)的確定 n （a）計(jì)算機(jī)自動(dòng)

14、產(chǎn)生道路的最優(yōu)縱斷面；）計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生道路的最優(yōu)縱斷面；n （b）設(shè)計(jì)者進(jìn)行手工拉坡。）設(shè)計(jì)者進(jìn)行手工拉坡。 3. 繪制縱斷面圖（輸出圖形文件）。繪制縱斷面圖（輸出圖形文件）。第11頁(yè)/共42頁(yè)圖圖1-2 路線(xiàn)縱面設(shè)計(jì)流程圖路線(xiàn)縱面設(shè)計(jì)流程圖輸入縱斷面地面線(xiàn)資料輸入縱斷面地面線(xiàn)資料輸出縱斷面地面線(xiàn)圖或屏幕顯示地面線(xiàn)圖輸出縱斷面地面線(xiàn)圖或屏幕顯示地面線(xiàn)圖逐樁計(jì)算設(shè)計(jì)高程逐樁計(jì)算設(shè)計(jì)高程輸出縱斷面設(shè)計(jì)成果（圖表）輸出縱斷面設(shè)計(jì)成果（圖表）是否滿(mǎn)足要求是否滿(mǎn)足要求結(jié)結(jié) 束束開(kāi)開(kāi) 始始YesNo人工設(shè)計(jì)縱坡并將設(shè)計(jì)成果資料輸入計(jì)算機(jī)人工設(shè)計(jì)縱坡并將設(shè)計(jì)成果資料輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算各坡段的坡度及坡長(zhǎng)計(jì)算各坡段

15、的坡度及坡長(zhǎng)計(jì)算豎曲線(xiàn)要素及起終點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算豎曲線(xiàn)要素及起終點(diǎn)樁號(hào)修改設(shè)計(jì)參數(shù)修改設(shè)計(jì)參數(shù)路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)流程框圖路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)流程框圖 第12頁(yè)/共42頁(yè)n設(shè)計(jì)流程：設(shè)計(jì)流程：n（1）設(shè)計(jì)者根據(jù)路線(xiàn)所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣候等條件，歸納可能出現(xiàn)的橫斷面形式和處理方式，確定各段的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)橫斷面型式及構(gòu)造物布置型式。）設(shè)計(jì)者根據(jù)路線(xiàn)所經(jīng)地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣候等條件，歸納可能出現(xiàn)的橫斷面形式和處理方式，確定各段的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)橫斷面型式及構(gòu)造物布置型式。n（2）計(jì)算機(jī)自動(dòng)套用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面逐樁進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)，并可根據(jù)需要顯示在屏幕上。設(shè)計(jì)者可在屏幕上修改不合理的設(shè)計(jì)斷面。）計(jì)算機(jī)自動(dòng)套用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面逐

16、樁進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)，并可根據(jù)需要顯示在屏幕上。設(shè)計(jì)者可在屏幕上修改不合理的設(shè)計(jì)斷面。n（3）計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取已存入修改后的數(shù)據(jù)，計(jì)算土石方工程數(shù)量，并進(jìn)行土石方調(diào)配。）計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取已存入修改后的數(shù)據(jù)，計(jì)算土石方工程數(shù)量，并進(jìn)行土石方調(diào)配。 n（4）輸出橫斷面設(shè)計(jì)圖和有關(guān)圖表。）輸出橫斷面設(shè)計(jì)圖和有關(guān)圖表。 第13頁(yè)/共42頁(yè)開(kāi)開(kāi) 始始調(diào)平、縱面設(shè)計(jì)成果調(diào)平、縱面設(shè)計(jì)成果橫斷面設(shè)計(jì)及面積計(jì)算橫斷面設(shè)計(jì)及面積計(jì)算屏幕顯示檢查屏幕顯示檢查滿(mǎn)意否滿(mǎn)意否土石方數(shù)量計(jì)算及調(diào)配土石方數(shù)量計(jì)算及調(diào)配繪制橫斷面設(shè)計(jì)圖繪制橫斷面設(shè)計(jì)圖編制路基設(shè)計(jì)表、土石方表等編制路基設(shè)計(jì)表、土石方表等修改橫斷面修改橫斷面保存修改數(shù)

17、據(jù)保存修改數(shù)據(jù)輸入橫斷面地面線(xiàn)輸入橫斷面地面線(xiàn)輸入地質(zhì)資料輸入地質(zhì)資料定義標(biāo)準(zhǔn)橫斷面形式定義標(biāo)準(zhǔn)橫斷面形式NoYes結(jié)結(jié) 束束路線(xiàn)橫斷面設(shè)計(jì)流程框圖路線(xiàn)橫斷面設(shè)計(jì)流程框圖 第14頁(yè)/共42頁(yè)4. 4. 數(shù)字地形模型與道路選線(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化數(shù)字地形模型與道路選線(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化 n 數(shù)字地形模型（數(shù)字地形模型（DigitaI Terrain Model，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)DTM）是按照某種數(shù)學(xué)）是按照某種數(shù)學(xué)模型表達(dá)地形特征的數(shù)值描述方式。它由許多規(guī)則或無(wú)規(guī)則排列的地形模型表達(dá)地形特征的數(shù)值描述方式。它由許多規(guī)則或無(wú)規(guī)則排列的地形點(diǎn)三維坐標(biāo)點(diǎn)三維坐標(biāo)x、y、z組成。組成。 n 數(shù)字地形模型是路線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是

18、道路自動(dòng)化設(shè)計(jì)不可缺少的數(shù)字地形模型是路線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是道路自動(dòng)化設(shè)計(jì)不可缺少的工具。工具。一、數(shù)字地形模型的基本概念與工程應(yīng)用一、數(shù)字地形模型的基本概念與工程應(yīng)用1. 1. 基本概念基本概念n 公路路線(xiàn)選線(xiàn)公路路線(xiàn)選線(xiàn)n 其他工程設(shè)計(jì)，如水壩等其他工程設(shè)計(jì)，如水壩等n 發(fā)展：發(fā)展：GIS2. 2. 工程應(yīng)用工程應(yīng)用第15頁(yè)/共42頁(yè)n 地形數(shù)據(jù)采集地形數(shù)據(jù)采集：指選取構(gòu)造數(shù)模的數(shù)據(jù)點(diǎn)及量取其坐標(biāo)值指選取構(gòu)造數(shù)模的數(shù)據(jù)點(diǎn)及量取其坐標(biāo)值的過(guò)程，是建立數(shù)字地形模型的基礎(chǔ)工作。的過(guò)程，是建立數(shù)字地形模型的基礎(chǔ)工作。n地形數(shù)據(jù)構(gòu)成地形數(shù)據(jù)構(gòu)成：點(diǎn)號(hào)、屬性、點(diǎn)號(hào)、屬性、x坐標(biāo)、坐標(biāo)、y坐標(biāo)、地面高程

19、坐標(biāo)、地面高程(1) 地形圖矢量化地形圖矢量化n 通過(guò)對(duì)已有地形圖進(jìn)行掃描，獲得照片格式文件，利用專(zhuān)通過(guò)對(duì)已有地形圖進(jìn)行掃描，獲得照片格式文件，利用專(zhuān)門(mén)的地形圖矢量化軟件識(shí)別等高線(xiàn)及高程點(diǎn)，形成數(shù)字地形門(mén)的地形圖矢量化軟件識(shí)別等高線(xiàn)及高程點(diǎn)，形成數(shù)字地形圖。圖。(2) 航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用n 任何一種立體測(cè)圖儀都可以從航空照片上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。任何一種立體測(cè)圖儀都可以從航空照片上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。(3) 全站儀、全站儀、GPS等儀器進(jìn)行人工野外實(shí)測(cè)獲取。等儀器進(jìn)行人工野外實(shí)測(cè)獲取。3. 數(shù)字地形模型的種類(lèi)數(shù)字地形模型的種類(lèi)第16頁(yè)/共42頁(yè)u（1）在路線(xiàn)帶范圍內(nèi)獲取帶狀地形數(shù)據(jù)；

20、）在路線(xiàn)帶范圍內(nèi)獲取帶狀地形數(shù)據(jù)；u（2）計(jì)算機(jī)生成沿路線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)走向的數(shù)字地面模型）計(jì)算機(jī)生成沿路線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)走向的數(shù)字地面模型DTM；u（3）計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集路線(xiàn)中線(xiàn)的地面高程及橫斷面地面線(xiàn)的高程；計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集路線(xiàn)中線(xiàn)的地面高程及橫斷面地面線(xiàn)的高程；u（4）由設(shè)計(jì)人員提出路線(xiàn)設(shè)計(jì)方案（平、縱、橫）；）由設(shè)計(jì)人員提出路線(xiàn)設(shè)計(jì)方案（平、縱、橫）；u（5）計(jì)算機(jī)完成路線(xiàn)的平、縱、橫綜合設(shè)計(jì)，并以）計(jì)算機(jī)完成路線(xiàn)的平、縱、橫綜合設(shè)計(jì)，并以規(guī)范規(guī)范要求的設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)圖表形式輸出設(shè)計(jì)成果。圖表形式輸出設(shè)計(jì)成果。 技術(shù)路線(xiàn)技術(shù)路線(xiàn)（外業(yè)）（外業(yè)）（內(nèi)業(yè)）（內(nèi)業(yè)）（外業(yè)工作內(nèi)業(yè)完成）（外業(yè)工作內(nèi)業(yè)完成）（內(nèi)業(yè)）（

21、內(nèi)業(yè)）（內(nèi)業(yè)）（內(nèi)業(yè)）4.4.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化技術(shù)應(yīng)用道路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化技術(shù)應(yīng)用 （內(nèi)外業(yè)一體化）（內(nèi)外業(yè)一體化）第17頁(yè)/共42頁(yè) 一、有限元分析的基本原理一、有限元分析的基本原理 1有限元分析的概念有限元分析的概念 有限元分析：用較簡(jiǎn)單的問(wèn)題代替復(fù)雜問(wèn)題后再求解。它將求解域看成是由許多稱(chēng)為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的（較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿(mǎn)足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的

22、工程分析手段。第18頁(yè)/共42頁(yè)一、有限元分析的基本原理一、有限元分析的基本原理2有限元分析的歷史有限元分析的歷史 有限元的概念早在幾個(gè)世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個(gè)直線(xiàn)單元）逼近圓來(lái)求得圓的周長(zhǎng)，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱(chēng)為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過(guò)短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速?gòu)慕Y(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。第19頁(yè)/共42頁(yè)一、有限元分析的基本原理一

23、、有限元分析的基本原理3有限元分析的特點(diǎn)有限元分析的特點(diǎn) 有限元方法與其他求解邊值問(wèn)題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性?xún)H限于相對(duì)小的子域中。有限元法將函數(shù)定義在簡(jiǎn)單幾何形狀（如二維問(wèn)題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個(gè)定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。對(duì)于不同物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)模型的問(wèn)題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導(dǎo)和運(yùn)算求解不同。第20頁(yè)/共42頁(yè)第21頁(yè)/共42頁(yè)第22頁(yè)/共42頁(yè)第23頁(yè)/共42頁(yè)第24頁(yè)/共42頁(yè)一、概述一、概述 2.計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件 國(guó)內(nèi)外使用最多的計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件

24、是進(jìn)度計(jì)劃類(lèi)軟件，從使用層次上可以將其分為兩大類(lèi)：國(guó)內(nèi)外使用最多的計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件是進(jìn)度計(jì)劃類(lèi)軟件，從使用層次上可以將其分為兩大類(lèi)： 第一類(lèi)是高層次管理軟件第一類(lèi)是高層次管理軟件: : 主要適用于大型工程建設(shè)管理的各種需要； 其特點(diǎn)是功能強(qiáng)，提供了范圍廣泛的調(diào)度選項(xiàng)，能對(duì)任務(wù)進(jìn)行精確的控制，具有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊功能； 但一般使用復(fù)雜，需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)，而且價(jià)格高，應(yīng)用面不廣。9. 1 9. 1 概述概述第25頁(yè)/共42頁(yè) 第二類(lèi)是一般層次的軟件第二類(lèi)是一般層次的軟件: : 主要是為滿(mǎn)足一般管理工作的需要，只能為工程施工的某一方服務(wù)； 其特點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單，使用者一般只需要經(jīng)過(guò)很短時(shí)間的培訓(xùn)

25、就可以在工作中使用，而且價(jià)格便宜； 缺點(diǎn)是功能較簡(jiǎn)單，提供的指標(biāo)和功能不是很完善，能滿(mǎn)足復(fù)雜工程建設(shè)的需要。 9. 1 9. 1 概述概述一、概述一、概述 2.計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件 國(guó)內(nèi)外使用最多的計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件是進(jìn)度計(jì)劃類(lèi)軟件，從使用層次上可以將其分為兩大類(lèi)：國(guó)內(nèi)外使用最多的計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件是進(jìn)度計(jì)劃類(lèi)軟件，從使用層次上可以將其分為兩大類(lèi)：第26頁(yè)/共42頁(yè)9. 1 9. 1 概述概述一、概述一、概述 2.計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件計(jì)算機(jī)輔助施工管理軟件 第27頁(yè)/共42頁(yè)1. 基本功能：（1）提供施工組織設(shè)計(jì)文件的全套文檔的編輯、管理、打印功能。（2）根據(jù)

26、實(shí)際工程條件，可以從模板素材庫(kù)中選取相關(guān)內(nèi)容，任意組合，自動(dòng)生成規(guī)范合理完整的施工組織設(shè) 計(jì)文件。（3）可以與相關(guān)模板或數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，生成各種資源圖 表、施工進(jìn)度計(jì)劃和施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖，以及施工平面圖。二、二、 計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)9. 1 9. 1 概述概述第28頁(yè)/共42頁(yè)9. 1 9. 1 概述概述二、二、 計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)第29頁(yè)/共42頁(yè)計(jì)算機(jī)輔助生成的某施工組織設(shè)計(jì)文件的基本內(nèi)容計(jì)算機(jī)輔助生成的某施工組織設(shè)計(jì)文件的基本內(nèi)容。第30頁(yè)/共42頁(yè)第31頁(yè)/共42頁(yè) 根據(jù)具體工程項(xiàng)目的施工條件，選擇合適的施工方案，通過(guò)適當(dāng)?shù)慕M合、刪減和增

27、添，就可以迅速形成合理實(shí)用的施工組織設(shè)計(jì)文件。 施工方案測(cè)量工程土方工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程主體結(jié)構(gòu)工程屋面工程裝飾工程吊裝工程設(shè)備安裝技術(shù)措施3. 3. 主要功能主要功能9 92 2 計(jì)算機(jī)輔助施工方案制定計(jì)算機(jī)輔助施工方案制定第32頁(yè)/共42頁(yè)1. 1. 基本原理基本原理 近年來(lái)，隨著人工智能（AI）技術(shù)的迅速發(fā)展，為施工進(jìn)度計(jì)劃的自動(dòng)安排創(chuàng)造了條件。施工進(jìn)度自動(dòng)安排是建筑、工程和施工（AEC）平行工程技術(shù)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。u Morad和Beliveau(1993）提出KNOWPLAN專(zhuān)家系統(tǒng)，利 用三維計(jì)算機(jī)模型產(chǎn)生所需的輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)度安排。u ZozayaGorostiza等（199

28、0）開(kāi)發(fā)CONSTRUCTION PLANEX專(zhuān)家系統(tǒng)，估算項(xiàng)目成本，安排施工進(jìn)度。 u Chang和Beliveau(1997)開(kāi)發(fā)SCaxRC專(zhuān)家系統(tǒng)，對(duì)時(shí)間約和資源約束條件下的項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行自動(dòng)安排。9 93 3 計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃三、計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃三、計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃第33頁(yè)/共42頁(yè) 2. 2. 基本知識(shí)系統(tǒng)的施工進(jìn)度自動(dòng)安排的基本原理基本知識(shí)系統(tǒng)的施工進(jìn)度自動(dòng)安排的基本原理 通過(guò)考慮工期定額和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)施工活動(dòng)分類(lèi)，建立不同施工活動(dòng)之間的邏輯關(guān)系，計(jì)算不同施工活動(dòng)的資源需求量和持續(xù)時(shí)間，然后進(jìn)行施工總進(jìn)度計(jì)劃安排和子工程進(jìn)度自動(dòng)安排，并且可根

29、據(jù)需要，人工調(diào)整進(jìn)度安排。如圖9-5所示。9 93 3 計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃三、計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃三、計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃第34頁(yè)/共42頁(yè)從CAD來(lái)用戶(hù)輸入工程量生成項(xiàng)目分解活動(dòng)分類(lèi)工期定額庫(kù)工程經(jīng)驗(yàn)基于知識(shí)系統(tǒng)進(jìn)度安排人工調(diào)整資源需求量計(jì)劃進(jìn)度生成顯示 打印工程數(shù)據(jù)三、三、計(jì)算計(jì)算機(jī)輔機(jī)輔助施助施工進(jìn)工進(jìn)度計(jì)度計(jì)劃劃第35頁(yè)/共42頁(yè) 3. 3. 進(jìn)度計(jì)劃管理軟件：進(jìn)度計(jì)劃管理軟件：從使用角度可從以下兩個(gè)層次 （1 1）大型進(jìn)度計(jì)劃管理軟件）大型進(jìn)度計(jì)劃管理軟件 高層次進(jìn)度計(jì)劃管理軟件中，比較好的主要有： Primavera公司的Primavera Project Planner(即P3） Welcom Software Technology公司的Open Plan Computer Aided Management公司的PARISS Enterprise Lucas Management System Inc.公司的Artemis Prestige Applied Business Technology Corp公司的Project Workbench 大型進(jìn)度計(jì)劃管理軟件之間的區(qū)別主要在于它們的容量和使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)多個(gè)項(xiàng)目的能力不同。三、計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃三、計(jì)算機(jī)輔助施工進(jìn)度計(jì)劃第36頁(yè)/共42頁(yè) 目前