公路工程小桥涵设计系统的研究

    摘要 :介绍山岭区公路小桥涵计算机辅助设计软件“涵洞 CAD”系统的开发理念、主要特点、
程序功能和运行环境及使用效果。软件包括涵洞结构部分计算，绘制涵洞一般布置图和施工
设计图。各模块由下拉式多级菜单进行管理，用户界面良好，操作方便。

 　　 

　　关键词

: CAD 软件; 多系菜单; 涵洞

　　

1 软件开发的背景和总体结构 

　　

 公路工程小桥涵因其数量多、工程量占公路造价的比重大，小桥涵的设计是否合理得

当对工程造价和使用效果有很大的影响。随着公路沿线的地形、地质、水文、农田水利的各种
变化及环保的考虑，涵洞设计除考虑排水外，还须满足防洪排泄、农田浇灌、行人通行及动
物通行等多种要求。涵洞设计的控制因素较多，虽然有相应的标准图可套用，但人工修改、
涵洞设计图绘制及工程量计算等工作量仍很大，传统设计效率低下，周期长且设计质量难
以得到保证。若能突现计算机辅助设计和绘图，能有效避免人工设计的种种弊端，

CAD 高

效的计算及绘图能力可使设计者真正摆脱繁琐的、大量的重复性工作，集中精力于方案设计
和决策。近年来我区的公路建设逐渐由平原区到山岭区，山岭区小桥涵的洞口形式更加多样
复杂，设计工作量更加繁重，手工劳动不能适应建设发展，

CAD 是提高工作效率，保证设

计质量的最有效手段，正基于上述设想，开展了山岭区小桥涵

CAD 的研制工作。 

　　因涵洞设计大部分工作是图形处理

, 所以“涵洞 CAD”系统设计为基于 AutoCAD 环境下

的应用软件。它不仅能直接在

AutoCAD 环境下完成涵洞设计与绘图的所有工作，而且充分

利用

AutoCAD 丰富的、强大的图形交互、编辑、修改功能。要正确的绘出涵洞设计图，准确计

算其工程量，涵洞设计图中的每一部分尺寸及相互关系必须得到，如何从涵洞设计中最基
本的设计参数开始，根据其结构特征和构造要求，生成绘图所需的细部尺寸及相互关系至
关重要。在软件开发中，利用标准图提供的各种填土高度、跨径、净高等情况下各细部结构的
关系建立涵洞结构物的标准尺寸库，用户在设计时给出基本设计参数，系统自动查询标准
尺寸库，调出相应数据作为参数缺省值，用户可直接选用亦可改变某些数值，标准库中数
据来自于涵洞标准图，已满足结构、强度、及稳定性的要求，所以作为缺省值直接选用进行
涵洞设计无须再进行力学计算和稳定验算。如设计人员自行确定原始数据

,程序能自动对涵

洞结构进行力学验算。

 

　　系统提供的友好界面、数据输入方式，能直接对需要输入或修改的数据项实施操作，便
捷迅速。系统提供快速成图功能，数据输入后程序自动设计出涵洞布置图和各部分的设计详
图，以观察设计效果，

 

　　涵长计算及各结构部分长度尺寸计算，程序精确考虑了路线纵坡、横坡、边坡大小、填方
高度、斜交角度及涵洞所处路基横断面形式（如超高、加宽、边坡分段等），因而能在设计图
中反映公路路基沿涵洞轴线方向的真实情况，反映涵洞的洞身、洞口等各部分结构的尺寸和
工程数量。

 

　　

 

　　

2 图形结构分析 

　　涵洞种类很多，按构造型式分为圆管涵、盖板涵、拱涵、箱涵；按断面形状可分为圆涵、
卵形涵、拱形涵、梯形涵、矩形涵；按孔数可分为单孔、双孔和多孔；按有无覆土可分为明涵