CN108229024B - 一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法 - Google Patents
一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法，包括以下步骤：S1.建立桥梁线形数据库，导入线路平面及纵断面设计方案；S2.设定计算参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算左线及右线的位置；S3.设定控制参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算墩柱的位置；S4.输入结构尺寸至数据库；S5.计算桥梁的线形及位置；S6.输出结果。本发明的目的在于：针对现有桥梁线形设计方法存在的计算过程复杂繁琐、精度不高、设计及制造工作量大的问题，提供一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法。该设计方法提高了悬挂式单轨桥梁线形设计的工作效率，保证墩柱定位及线形设计的精度，减少轨道梁设计、制造及安装的工作量。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，具体地，涉及一种应用于悬挂式单轨的桥梁线形设计方法。
背景技术
悬挂式单轨一般采用高架桥梁敷设，车厢悬吊于轨道梁下方走行。与其他轨道交通方式截然不同的是：悬挂式单轨没有单独的轨道系统，使得线路线形完全依靠桥梁线形实现，轨道梁在承担车辆荷载的同时，还需提供高精度的走行面与导向面，从而形成车辆运行的空间曲线，对于桥梁设计、制造、加工精度等均提出了较高的要求。
传统桥梁线形设计方法中，一般将右线做为贯通线，考虑线间距、曲线加宽值等计算得出左线平面位置，根据梁长、自然条件等在左线及右线中间逐个找出合适的墩柱位置，再依据左线及右线平面位置，逐个确定每片轨道梁的起终点里程、平面及纵断面形状等参数，从而形成全线的桥梁线形。
传统设计方法主要存在计算过程复杂繁琐、精度不高、设计及制造工作量大等问题，究其原因：一是没有实现线路平面及纵断面设计与桥梁线形设计之间的数据共享利用，整个计算过程复杂，输入输出的数据较多，重复工作量大，降低了设计效率，且易出错；二是墩柱位置以及左线轨道梁起、终点里程定位精度不高，易发生桥梁线形与平面及纵断面线形不匹配的问题；三是对于同一种平面曲线半径，由于偏角方向的不同，会出现三种不同的桥梁线形半径，增加了设计工作量以及后续制造加工难度。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有桥梁线形设计方法存在的计算过程复杂繁琐、精度不高、设计及制造工作量大的问题，提供一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法。该设计方法提高了悬挂式单轨桥梁线形设计的工作效率，保证墩柱定位及线形设计的精度，减少轨道梁设计、制造及安装的工作量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法，包括以下步骤：
S1.建立桥梁线形数据库，导入线路平面及纵断面设计方案；
S2.设定计算参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算左线及右线的位置；
S3.设定控制参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算墩柱的位置；
S4.输入结构尺寸至数据库；
S5.计算桥梁的线形及位置；
S6.输出结果。
作为优选方案，所述步骤S1中，线路设计方案以线路中心线做为设计基准线，平面设计方案的数据包括交点号、交点坐标、曲线半径、曲线偏角、缓和曲线长度与类型，纵断面设计方案的数据包括设计里程、设计高程、坡度值、坡度长度、竖曲线半径。
作为优选方案，所述步骤S2中，计算得到的左线及右线的位置结果包括平面及纵断面的坐标，且导入位置结果至数据库。
作为优选方案，所述步骤S2中，计算左线及右线的位置包括以下步骤：
S2-1.设定计算参数
根据技术标准选定数据库中的计算参数，增加非标准线间距地段里程，输出结果；平面计算参数包括线间距、曲线加宽、左右曲线是否为同心圆、小数点位数，纵断面计算参数包括坡度调整方式、小数点位数；
S2-2.左线及右线平面计算
根据线路平面设计方案及计算参数，计算左线及右线的每条曲线的交点坐标、曲线半径、曲线偏角、缓和曲线长度与类型；再沿线路中心线设定间隔里程，计算对应位置左线及右线的平面坐标；
S2-3.左线及右线纵断面计算
根据线路纵断面设计方案、计算参数及平面计算结果，计算左线及右线在平面曲线地段的设计高程、坡度值、坡度长；再沿线路中心线设定间隔里程，计算对应位置左线及右线的纵断面坐标。
作为优选方案，所述步骤S3包括以下步骤：
S3-1.设定控制参数
按照直线地段、曲线地段、非标准梁长地段输入对应里程段落的控制参数，控制参数包括最大梁长、梁端距离、墩柱偏角、车站及道岔范围里程、障碍物里程、墩柱尺寸和墩台设计高程；
S3-2.墩柱位置计算
根据平面及纵断面设计方案、控制参数，沿线路中心线逐个布设墩柱并编号，计算墩柱中心位置坐标及方位角，并在平面设计图上生成墩柱。
作为优选方案，所述步骤S3还包括以下步骤：
S3-3.墩柱位置核对及修改
在平面设计图上逐个检查墩柱位置是否满足工程实施条件的要求，包括地形、地物及地质方面，对不符合条件的墩柱进行修改，且导入墩柱位置至数据库。
作为优选方案，所述步骤S4中，结构尺寸包括轨道梁的梁体横截面设计尺寸、墩柱及盖梁设计尺寸。
作为优选方案，所述步骤S5中，桥梁的线形及位置的计算步骤为：读取数据库中左线及右线位置、墩柱位置及梁体尺寸的数据，对应墩柱编号，计算左线及右线每片轨道梁的梁端里程、实际梁长及平纵断面形状，并按左线及右线分别编号；以线路中心线起点为坐标原点，计算每片轨道梁梁端截面三维坐标及每个墩柱盖梁截面三维坐标；以每片轨道梁轨道面中心线起点为坐标原点，按指定里程间隔计算梁体截面三维坐标。
作为优选方案，所述步骤S5中，桥梁的线形及位置计算结果导入至数据库。
作为优选方案，所述步骤S6中，输出的结果包括全线桥梁设计平面图、总布置图、每片轨道梁的平面图及纵断面图，每片轨道梁梁体截面三维坐标，以及每片轨道梁梁端截面三维坐标和每个墩柱盖梁截面三维坐标。
综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提出的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，实现了线路设计与桥梁线形设计的数据互换与统一管理，降低了桥梁设计、加工制造及施工安装的工作难度，大幅提高了各阶段工作效率及桥梁线形设计精度。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例公开一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1.建立桥梁线形数据库，导入线路平面及纵断面设计方案；
已确定的线路设计方案以线路中心线做为设计基准线，线路中心线即桥墩所处中心位置；平面设计方案的数据包括交点号、交点坐标、曲线半径、曲线偏角、缓和曲线长度与类型，纵断面设计方案的数据包括设计里程、设计高程、坡度值、坡度长度、竖曲线半径。
S2.设定计算参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算左线及右线的位置；
计算得到的左线及右线的空间线形位置结果包括平面及纵断面的坐标，且导入位置结果至数据库。
计算左线及右线的位置包括以下步骤：
S2-1.设定计算参数
根据本项目的技术标准选定数据库中的内置的计算参数，增加非标准线间距地段里程，修改、确认参数后输出结果，为后续左线及右线计算提供原始数据；平面计算参数包括线间距、曲线加宽、左右曲线是否为同心圆、小数点位数，纵断面计算参数包括坡度调整方式、小数点位数；
S2-2.左线及右线平面计算
根据线路中心线线路平面设计方案及计算参数，计算左线及右线的每条曲线的交点坐标、曲线半径、曲线偏角、缓和曲线长度与类型；经检查无误后再沿线路中心线设定间隔里程，计算对应位置左线及右线的平面坐标；
S2-3.左线及右线纵断面计算
由于曲线地段的左线与右线长度不同，需根据线路中心线线路纵断面设计方案、计算参数及平面计算结果，计算左线及右线在平面曲线地段的设计高程、坡度值、坡度长；经检查无误后再沿线路中心线设定间隔里程，计算对应位置左线及右线的纵断面坐标。
S3.设定控制参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算墩柱的位置；
S3-1.设定控制参数
按照直线地段、曲线地段、非标准梁长地段输入对应里程段落适合使用的控制参数，控制参数包括最大梁长、梁端距离、墩柱偏角、车站及道岔范围里程、障碍物里程、墩柱尺寸和墩台设计高程；
S3-2.墩柱位置计算
根据线路中心线平面及纵断面设计方案、控制参数，沿线路中心线逐个布设墩柱并编号，计算墩柱中心位置坐标及方位角，并在平面设计图上生成墩柱。
S3-3.墩柱位置核对及修改
在平面设计图上逐个检查墩柱位置是否满足工程实施条件的要求，包括地形、地物及地质方面，对不符合条件的墩柱进行修改，且导入墩柱位置至数据库。设置墩柱偏角。
S4.输入结构尺寸至数据库；
梳理结构计算结果，结构尺寸包括统一数据格式的不同里程段落轨道梁的梁体横截面设计尺寸、墩柱及盖梁设计尺寸。
S5.计算桥梁的线形及位置；
桥梁的线形及位置的计算步骤为：读取数据库中左线及右线位置、墩柱位置及梁体尺寸的数据，对应墩柱编号，计算左线及右线每片轨道梁的梁端里程、实际梁长及平纵断面形状，并按左线及右线分别编号；以线路中心线起点为坐标原点，计算每片轨道梁梁端截面三维坐标及每个墩柱盖梁截面三维坐标；以每片轨道梁轨道面中心线起点为坐标原点，按指定里程间隔计算梁体截面三维坐标。
桥梁的线形及位置计算结果导入至数据库。
S6.输出结果。
整理以上计算数据，支持以CAD图形格式以及EXCEL数据格式输出。输出的结果包括CAD格式的全线桥梁设计平面图、总布置图、每片轨道梁的平面图及纵断面图供后续桥梁设计使用，每片轨道梁梁体截面EXCEL格式的三维坐标供梁体加工制造使用，以及每片轨道梁梁端截面EXCEL格式的三维坐标和每个墩柱盖梁截面三维坐标供施工过程中墩柱及梁体的吊装、定位使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.建立桥梁线形数据库，导入线路平面及纵断面设计方案；
S2.设定计算参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算左线及右线的位置；
所述计算左线及右线的位置包括以下步骤：
S2-1.设定计算参数根据技术标准选定数据库中的计算参数，增加非标准线间距地段里程，输出结果；平面计算参数包括线间距、曲线加宽、左右曲线是否为同心圆、小数点位数，纵断面计算参数包括坡度调整方式、小数点位数；
S2-2.左线及右线平面计算根据线路平面设计方案及计算参数，计算左线及右线的每条曲线的交点坐标、曲线半径、曲线偏角、缓和曲线长度与类型；再沿线路中心线设定间隔里程，计算对应位置左线及右线的平面坐标；
S2-3.左线及右线纵断面计算根据线路纵断面设计方案、计算参数及平面计算结果，计算左线及右线在平面曲线地段的设计高程、坡度值、坡度长；再沿线路中心线设定间隔里程，计算对应位置左线及右线的纵断面坐标；
S3.设定控制参数，读取数据库中平面及纵断面设计方案的数据，计算墩柱的位置；
S3-1.设定控制参数按照直线地段、曲线地段、非标准梁长地段输入对应里程段落的控制参数，控制参数包括最大梁长、梁端距离、墩柱偏角、车站及道岔范围里程、障碍物里程、墩柱尺寸和墩台设计高程；
S3-2.墩柱位置计算根据平面及纵断面设计方案、控制参数，沿线路中心线逐个布设墩柱并编号，计算墩柱中心位置坐标及方位角，并在平面设计图上生成墩柱；
S3-3.墩柱位置核对及修改在平面设计图上逐个检查墩柱位置是否满足工程实施条件的要求，包括地形、地物及地质方面，对不符合条件的墩柱进行修改，且导入墩柱位置至数据库；
S4.输入结构尺寸至数据库；
S5.计算桥梁的线形及位置；
S6.输出结果。
2.根据权利要求1所述的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于：所述S1中，线路设计方案以线路中心线做为设计基准线，平面设计方案的数据包括交点号、交点坐标、曲线半径、曲线偏角、缓和曲线长度与类型，纵断面设计方案的数据包括设计里程、设计高程、坡度值、坡度长度、竖曲线半径。
3.根据权利要求2所述的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于：所述S2中，计算得到的左线及右线的位置结果包括平面及纵断面的坐标，且导入位置结果至数据库。
4.根据权利要求3所述的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于：所述S4中，结构尺寸包括轨道梁的梁体横截面设计尺寸、墩柱及盖梁设计尺寸。
5.根据权利要求4所述的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于，所述S5中，桥梁的线形及位置的计算步骤为：读取数据库中左线及右线位置、墩柱位置及梁体尺寸的数据，对应墩柱编号，计算左线及右线每片轨道梁的梁端里程、实际梁长及平纵断面形状，并按左线及右线分别编号；以线路中心线起点为坐标原点，计算每片轨道梁梁端截面三维坐标及每个墩柱盖梁截面三维坐标；以每片轨道梁轨道面中心线起点为坐标原点，按指定里程间隔计算梁体截面三维坐标。
6.根据权利要求5所述的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于：所述S5中，桥梁的线形及位置计算结果导入至数据库。
7.根据权利要求6所述的悬挂式单轨桥梁线形设计方法，其特征在于：所述S6中，输出的结果包括全线桥梁设计平面图、总布置图、每片轨道梁的平面图及纵断面图，每片轨道梁梁体截面三维坐标，以及每片轨道梁梁端截面三维坐标和每个墩柱盖梁截面三维坐标。
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