淺析計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路與橋梁工程施工中的應(yīng)用

1、淺析計(jì)算機(jī)技術(shù)在公路與橋梁工程施工中的應(yīng)用王煥強(qiáng)（中國(guó)水利水電第七工程局第六分局，四川 彭山 620860）摘 要：本文簡(jiǎn)要論述計(jì)算機(jī)技術(shù)在錦屏公路、石忠高速公路工程的施工管理過(guò)程中的一些具體的應(yīng)用，內(nèi)容涉及到三維處理、數(shù)據(jù)庫(kù)與相關(guān)程序設(shè)計(jì)的鏈接與嵌入技術(shù)。通過(guò)在施工中實(shí)際操作實(shí)例分析，重點(diǎn)敘述程序設(shè)計(jì)的應(yīng)用，以求將公路與橋梁施工中大量的、重復(fù)性的、有邏輯性的工作通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，以達(dá)到事半功倍的效果。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；公路；橋梁；施工；應(yīng)用1.概述隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的縱深發(fā)展，現(xiàn)代公路與橋梁工程設(shè)計(jì)和施工已經(jīng)廣泛地應(yīng)用計(jì)算機(jī)管理程序、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等先進(jìn)的技術(shù)手段，為設(shè)計(jì)、施工、管理進(jìn)行服務(wù)。利

2、用計(jì)算機(jī)進(jìn)行橋梁、隧道、涵洞結(jié)構(gòu)、水利水文計(jì)算、土石方計(jì)算與調(diào)配、工程費(fèi)用及預(yù)算、統(tǒng)計(jì)車(chē)輛通過(guò)量等；利用集成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Desin）軟件繪制橋梁、涵洞和隧道工程圖、路線平面圖、路線縱橫斷面圖等。本文結(jié)合公路與橋梁工程施工管理實(shí)際工作，將通過(guò)具體的應(yīng)用實(shí)例闡述計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程施工建設(shè)中的應(yīng)用情況。2.應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物工程量的復(fù)核計(jì)算2.1拱橋側(cè)墻體積計(jì)算錦屏公路第、標(biāo)段共有4座拱橋（懸鏈線拱），拱橋的側(cè)墻體積是整座橋計(jì)算過(guò)程最復(fù)雜的部位，同時(shí)，也是設(shè)計(jì)單位最容易出現(xiàn)差錯(cuò)的地方。通過(guò)復(fù)核計(jì)算結(jié)果證明，4座拱橋的側(cè)墻設(shè)計(jì)工程量比實(shí)際少130.86m3。計(jì)算公式：

3、Vcf1L1(shKK)/K(m1)f12L1m1(0.5shKchK1.5K)/2K(m1)2 1VF0.5f1B2C2f1m2(K1K3)f1m2(K12K32)×(W2K3f1m3)2V側(cè)墻4V2VF 3利用CASIO4500PA計(jì)算器計(jì)算側(cè)墻體積為131 .50m3；計(jì)算機(jī)三維建模求積計(jì)算：通過(guò)AutoCAD2002平臺(tái)軟件進(jìn)行橋梁的三維建模，創(chuàng)建橋梁結(jié)構(gòu)三維立體圖形，對(duì)SOLIDS對(duì)象進(jìn)行布爾運(yùn)算，利用MASSPROP命令求積，最后在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示AutoCAD Text Window：-SOLIDS- 見(jiàn)圖1：Mass： .6787Volume：.6787以上計(jì)算分別

4、是質(zhì)量計(jì)算和體積計(jì)算，因?yàn)榻挝皇?，將其進(jìn)行換算：.67873/106134.315323m3；原施工設(shè)計(jì)圖紙工程量中側(cè)墻體積：101.60m3，為設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果顯示，利用三維建模計(jì)算不規(guī)則結(jié)構(gòu)體積在精度、速度及直觀性方面有著無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)。 圖1 三維建模計(jì)算體積2.2路基土石方復(fù)核計(jì)算在路基土石方復(fù)核計(jì)算工作中，因無(wú)相關(guān)專業(yè)的計(jì)算軟件，所以只能結(jié)合實(shí)際，利用多方已有應(yīng)用軟件進(jìn)行綜合嵌入，以下將介紹利用Access、AutoCAD、Excel軟件共同完成路基土石方工程量的復(fù)核計(jì)算工作原理。土石方計(jì)算公式（棱臺(tái)法）： nV1/3×（Ai1Ai）Li1 mi/(1mi)4

5、 i1其中miAi1/Ai (Ai1Ai)在路基斷面測(cè)量工作中通常采用坐標(biāo)法，如圖2，即將公路每個(gè)樁號(hào)的斷面上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（xi，yi）首尾相接成為一個(gè)封閉的截面，這就是所測(cè)斷面的面積： nA1/2×（xiyi1xi1yi）5 i1其中3ni1圖2 坐標(biāo)法示意圖根據(jù)以上計(jì)算公式將合同段內(nèi)全部的所測(cè)斷面樁號(hào)與每個(gè)斷面上的（xi，yi）輸入計(jì)算機(jī)Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)處理，形成數(shù)據(jù)庫(kù)文件，便可以將Access數(shù)據(jù)庫(kù)與AutoCAD平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接嵌入，這樣每個(gè)樁號(hào)斷面上的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)將會(huì)自動(dòng)以POINT形式批量生成元素，依次首尾連接各點(diǎn)進(jìn)行閉合，然后即可應(yīng)用平臺(tái)自動(dòng)計(jì)算每個(gè)樁號(hào)斷面面積。

6、最后從數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出到Excel，應(yīng)用其內(nèi)部函數(shù)按照棱臺(tái)公式編制土石方計(jì)算表，輸入樁號(hào)，然后以樁號(hào)為映射將所求面積導(dǎo)入，通過(guò)電子表格的公式與函數(shù)的自動(dòng)計(jì)算功能，最后疊加所得數(shù)據(jù)即是復(fù)核計(jì)算的土石方工程量。至此便是數(shù)據(jù)庫(kù)與相關(guān)應(yīng)用軟件的鏈接與嵌入技術(shù)計(jì)算土石方工程量的全部計(jì)算工作程序原理。 1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序編程語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)程序設(shè)計(jì)高速公路施工路線復(fù)測(cè)及竣工測(cè)量工作中，在沒(méi)有專業(yè)軟件輔助的情況下，繪制公路縱斷面圖是非常繁瑣的工作，需要進(jìn)行大量的、重復(fù)的操作，既費(fèi)神，又容易出錯(cuò)。特別在公路進(jìn)場(chǎng)復(fù)測(cè)階段以及竣工測(cè)量階段，需要在短時(shí)間內(nèi)將所測(cè)量的中樁高程轉(zhuǎn)化成縱斷面圖上的地面線，才可以進(jìn)行路線復(fù)核。利

7、用Microsoft Excel、AutoCAD都提供的VBA功能，編制程序進(jìn)行繪制，即把Microsoft Excel表格中的樁號(hào)、地面高程等信息讀取出來(lái)，在AutoCAD文件里以文字、線條的方式寫(xiě)出來(lái)，就可以快速繪制公路縱斷面地面線。3.1應(yīng)用程序編程語(yǔ)言Visual Basic for Application簡(jiǎn)介Visual Basic for Application（VBA）是Microsoft面向最終用戶的應(yīng)用程序編程語(yǔ)言。Office產(chǎn)品的組件、AutoCAD均支持VBA作為二次開(kāi)發(fā)工具。VBA最大特點(diǎn)和最大優(yōu)點(diǎn)是利用面向?qū)ο螅∣OP）的ActiveX Automation技術(shù)，使

8、語(yǔ)言的引擎在技術(shù)上與開(kāi)發(fā)環(huán)境分離。它的功能在很大程度上依賴于它的客戶顯露的Automation接口。同時(shí)，由于VBA是基于ActiveX Automation技術(shù)，它可以使用任何Automation技術(shù)的應(yīng)用程序共同工作。基于AutoCAD的VBA應(yīng)用程序就是高級(jí)程序語(yǔ)言的計(jì)算功能與AutoCAD的繪圖功能結(jié)合，使用VBA程序語(yǔ)句來(lái)控制對(duì)AutoCAD圖形的操作。VBA作為一個(gè)集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境，它提供了高質(zhì)量的用戶化編程能力，能夠使AutoCAD數(shù)據(jù)與其它的VBA應(yīng)用程序，如Excel軟件，直接共享，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，順利進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。3.2程序設(shè)計(jì)算法分析在Microsoft Excel中，與表對(duì)

9、應(yīng)的對(duì)象是工作表（Sheet或Worksheet），與每一個(gè)表格方格對(duì)應(yīng)的對(duì)象是單元格區(qū)域（range），它可以僅包括一個(gè)單元格（cell），也可以由多個(gè)單元格合并而成。工作表對(duì)象中的cells屬性，在單元格的選擇方面可以達(dá)到與range相同的效果，它是以行（row）和列（gol）作為參數(shù)的，對(duì)于行和列的選擇可以采用變量的形式。在本例中，可設(shè)定工作表（Worksheet）的每一行第一列（cells（i,1）為中樁樁號(hào)，每一行第二列（cells（i,2）為對(duì)應(yīng)的地面高程。在AutoCAD中，沒(méi)有與表對(duì)應(yīng)的對(duì)象，但可以根據(jù)表中前后樁號(hào)定義水平距離，根據(jù)地面高程定義垂直距離，將表中數(shù)據(jù)理解為線條與文

10、字對(duì)象的集合。這樣，通過(guò)讀取Microsoft Excel文件中的最小對(duì)象單元格區(qū)域（cells（i,j）的主要信息，利用VBA建立AutoCAD與Excel的通信，然后在AutoCAD文件里指定的圖層、位置畫(huà)線條，書(shū)寫(xiě)文字。通過(guò)循環(huán)，遍歷所有單元格區(qū)域（cells（i,j），邊讀邊寫(xiě)，最終完成縱斷面地面線的繪制及樁號(hào)、地面高程的書(shū)寫(xiě)。3.3程序具體實(shí)現(xiàn)步驟3.3.1 在AutoCAD中創(chuàng)建Excel應(yīng)用程序要編寫(xiě)存取Excel的應(yīng)用程序，必須通過(guò)VBA將Excel中的對(duì)象能夠讓操作者使用，這就需要參考 Excel對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。其步驟如下：1.打開(kāi)AutoCAD的VBA編輯器（命令：

11、VBAIDE）；2.選擇“工具”“引用”項(xiàng)，在彈出的“引用”對(duì)話框的“可使用的引用”列表框內(nèi)，選擇“Microsoft Excel 2002 Object Library”項(xiàng)；3.單擊“確定”按鈕；4.接下來(lái)使用下列代碼可創(chuàng)建完整的應(yīng)用程序?qū)ο髮?shí)例：Dim Excel As Excel.Application'激活要與之通信的Excel應(yīng)用程序On Error Resume Next Set Excel = GetObject(, "Excel.Application") If Err <> 0 Then Set Excel = CreateObject

12、("Excel.Application") End If3.3.2讀入坐標(biāo)點(diǎn)畫(huà)地面線1.設(shè)定工作表（Worksheet）的每一行第一列（cells（i,1）為中樁樁號(hào)，每一行第二列（cells（i,2）為對(duì)應(yīng)的地面高程。由于公路路線縱斷面圖水平方向比例為1:2000，垂直方向比例為1:200，故讀入時(shí)，y坐標(biāo)應(yīng)乘以10倍。2.以（0，0，0）為原點(diǎn)，以樁號(hào)里程為x坐標(biāo)，以10倍所對(duì)應(yīng)的地面高程為y坐標(biāo)，0為z坐標(biāo)，定義某一樁號(hào)對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)坐標(biāo)；然后循環(huán)讀取各里程樁號(hào)數(shù)據(jù)信息，定義各樁號(hào)所對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)坐標(biāo)；最后以直線段連接各地面點(diǎn)坐標(biāo)，則為地面線。3.3.3樁號(hào)及高程的寫(xiě)入1

13、.定義文字的插入位置 以樁號(hào)里程為x坐標(biāo)，0為y坐標(biāo)，0為z坐標(biāo)，確定文字的插入點(diǎn)。2.以單行文字形式創(chuàng)建樁號(hào)及高程文字，定義文字的格式、字體、高度、傾斜角度。插入后的文字應(yīng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。3.3.4輔助網(wǎng)格線的繪制1.輔助網(wǎng)格線能較為直觀地表示樁號(hào)及地面高程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，有助于縱坡拉坡；2.以樁號(hào)里程為x坐標(biāo)，0為y坐標(biāo)，0為z坐標(biāo)，確定網(wǎng)格線第一點(diǎn)；以樁號(hào)里程為x坐標(biāo)，10倍所對(duì)應(yīng)的地面高程為y坐標(biāo)，0為z坐標(biāo)，確定網(wǎng)格線第二點(diǎn)；兩點(diǎn)連線，則為網(wǎng)格線。2 結(jié)論通過(guò)以上幾個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)在道路與橋梁工程施工中的簡(jiǎn)單的應(yīng)用實(shí)例，主要闡述了現(xiàn)代公路橋梁施工中很多繁雜的計(jì)算工作將會(huì)逐漸的由計(jì)算機(jī)進(jìn)行，我們所追求的高質(zhì)量、高效率、高精度計(jì)算成果會(huì)在瞬間完成，這就為我們的施工管理工作贏得了寶貴的時(shí)間和財(cái)富。參考文獻(xiàn)：1美David S.Cohn. The Compl