一种桥梁的桥墩墩身钢筋快速算量的方法与流程

1.本发明涉及一种铁路智能建造方法，具体地说是一种桥梁的桥墩墩身钢筋快速算量的方法。


背景技术：

2.在高铁及城市轨道工程建设中，涉及大量的、不同墩高的桥墩钢筋算量、钢筋加工技术交底等工作内容。目前，桥梁的梁设计单位通常是以桥墩通图或专图等设计蓝图的方式，交付给施工单位使用，施工单位则通过桥墩设计蓝图，录入每个桥墩的墩身钢筋数量表，进行墩身钢筋用量的统计计算。这种钢筋用量的统计计算的方式被称为“钢筋算量”，统计计算的过程也简称为“算量”。
3.通过绘制墩身的钢筋加工的cad图进行技术交底，这种工作模式虽然可以完成墩身钢筋算量，完成相应施工技术交底，但这种工作模式普遍存在效率低、工作量大、耗费时间长和容易出错等问题，也难以对通图墩身钢筋特别是专图墩身钢筋的设计蓝图进行算量审核，当桥墩数量庞大时，这种缺陷尤为明显。
4.bim（building information modeling）技术是一种以图形为载体同时可以加载众多相关工程信息的模型构建与应用技术，该技术应用于桥梁建造领域，要求桥梁施工过程中各个环节以系统化、协同化、高效率及专业化的方式实现桥梁施工各个过程的技术处理，是当今桥梁智能建造技术的一项关键技术，该技术的深度应用为桥梁建造行业转型升级提供了有力支撑。虽然有国际bim软件平台，可以完成桥墩墩身钢筋建模，但由于墩身钢筋布置的复杂性，容易在协同性、易用性和适应性上出现问题，不便于为项目区段或标段桥墩墩身钢筋的算量提供可视化的交底，也不便于对钢筋算量的审核和统计。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是提供一种桥梁的桥墩墩身钢筋快速算量的方法，以解决现有桥墩墩身钢筋计算方式所存在的计算工作量大、容易出错和难以审核的问题。
6.本发明是这样实现的：一种桥梁的桥墩墩身钢筋快速算量的方法，包括以下步骤：步骤1、根据铁路或城市轨道桥梁上的桥墩通图信息或专图信息，建立相应的由二维化的功能图形对象表示的桥墩通图模型或桥墩专图模型；步骤2、根据铁路或城市轨道桥梁上的每个桥墩的布置信息，建立包括桥墩序号、桥墩里程、墩高、桥墩所采用的通图名称或专图名称在内的桥墩布置信息表；步骤3、按照墩身高度相同且通图名称或专图名称一致的方式，对所有桥墩进行分类，再结合桥墩布置信息表，得到每一类桥墩的统计表，统计表中包括有桥墩序列号、桥墩墩高、桥墩数量、桥墩对应的桥墩通图名称或专图名称，结合每一类桥墩的桥墩通图模型或桥墩专图模型，建立每一类桥墩的桥墩模型；步骤4、根据每一类桥墩需配置的包括墩身主筋、箍筋、拉筋在内的墩身钢筋布置信息，结合桥墩模型，建立带有上述墩身钢筋布置信息且是由功能图形对象表示的桥墩墩
身钢筋布置模型，在桥墩墩身钢筋布置模型上标有表示墩身实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线的初始竖向位置线；步骤5、当桥墩墩身钢筋布置模型中的实线拉筋和虚线拉筋的初始竖向布置位置线与墩身拉筋的实际竖向布置位置不符时，通过增加、删除或位置调整的操作方式，对桥墩墩身钢筋布置模型上的初始竖向位置线进行修正，得到符合实际的墩身实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线；步骤6、依据修正后的桥墩墩身钢筋布置模型以及其中的主筋布置信息，在模型中的墩颈截面上生成表示墩颈截面拉筋布置的初始平面位置线，当初始平面位置线与拉筋的实际平面布置位置不符时，通过增加、删除或位置调整的操作方式，对墩颈截面上的拉筋布置初始平面位置线进行修正，得到符合实际的墩颈截面拉筋线；步骤7、依据桥墩墩身钢筋布置模型中主筋布置信息、桥墩墩身的尺寸信息、桥墩顶帽的尺寸信息、主筋与桥墩墩身的几何约束关系以及主筋与顶帽的几何约束关系，分别得到墩身钢筋中主筋的尺寸信息和箍筋布置信息，并依据桥墩墩身钢筋布置模型和墩身钢筋中主筋的尺寸信息，建立由功能图形对象表示的墩身主筋模型；步骤8、依据墩身实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线、墩颈截面拉筋线、墩身主筋模型以及墩身钢筋中的箍筋布置信息，得到包括主筋、拉筋及箍筋在桥墩的墩身区、顶帽区各位置的几何轮廓、数量在内的信息，据此建立每一类桥墩的墩身钢筋数量表，依据所得到的钢筋几何轮廓信息制出每一类桥墩的墩身箍筋、墩身主筋以及墩身拉筋的施工技术交底图；步骤9、结合每一类桥墩的统计表和每一类桥墩的墩身钢筋数量表，对其中的数据信息进行统计计算，得到并输出包括主筋、拉筋及箍筋的使用数量在内的全部桥墩的墩身钢筋数量表。
7.在本发明的步骤1中，由二维化的功能图形对象表示的桥墩通图模型或桥墩专图模型是以二维方式显示出桥墩主视图、桥墩侧视图和桥墩俯视图，并附带有包括顶帽几何参数、墩身几何参数、通图名称或专图名称、适应的墩高范围、指定的桥墩序号在内的桥墩信息。在桥墩模型通图或桥墩专图模型中，通过指定墩高适应范围来描述哪一高度范围的桥墩可以采用这种桥墩模型；而通过制定桥墩序号则描述了哪些序号的桥墩采用了这一桥墩模型。
8.在本发明的步骤3中，同一类的桥墩采用相同的墩身钢筋布置方式。通过桥墩布置信息表及桥墩通图模型或桥墩专图模型，可汇总得出所有桥墩类型的信息统计表，并建立相应的桥墩模型。在桥墩模型中包括有桥墩高程、通图名称或专图名称以及适应的桥墩序列号等信息。
9.本发明步骤4中的所述墩身钢筋布置信息还包括有主筋的材料及规格、主筋在桥墩圆端区的配置数量、主筋在直面区和滴水槽区的布置间距、箍筋的材料及规格、箍筋的几何参数、箍筋在顶帽区和墩身区的竖向布置间距及配置数量、拉筋的材料及规格等信息。
10.在本发明的步骤4中，在所述桥墩墩身钢筋布置模型中包括有桥墩主视图、桥墩侧视图以及墩颈截面视图；在桥墩侧视图上显示有根据箍筋竖向布置间距和布置数量所得到的箍筋水平布置位置线，用以表示箍筋在桥墩墩身上的竖向布置位置，并以实线线型和虚线线型表示拉筋在该箍筋位置处的布置情况；在桥墩墩身钢筋布置模型的墩颈截面视图中
显示有墩颈截面轮廓线、箍筋形状以及根据主筋布置信息得到的主筋截面。
11.本发明步骤5中的实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线共同表达了桥墩拉筋的布置位置，可以针对每个具体对象进行增加、删除或位置调整来得到需要的位置。
12.在本发明的步骤6中，根据桥墩墩身钢筋布置模型中的墩身钢筋布置信息，在墩颈截面视图上建立代表拉筋位置且彼此独立的直线段，构成拉筋平面位置线；当拉筋平面位置线与墩颈截面的拉筋实际布置位置不符时，通过增加、删除或位置调整的操作方式，对拉筋平面位置线进行修正。
13.在本发明的步骤7 中，墩身主筋模型是一个独立的图形对象，包含有主筋、主筋材料、规格、曲线半径、直线长度、曲线长度、数量等参数信息，在钢筋算量系统中可以拷贝、删除、移动主筋对象，并通过属性修改来修改它的几何形状，以得到需要的桥墩主筋形状。
14.在本发明的步骤8中，依据桥墩墩身钢筋布置模型中的墩身和顶帽信息、墩身箍筋布置位置线以及拉筋竖向位置线，分析得出每层箍筋及拉筋的几何尺寸和形状，再连同墩颈截面视图中的拉筋和主筋模型信息，建立墩身的主筋、拉筋和箍筋的材料数量表，建立每一层箍筋的大样图和每一层拉筋的大样图，以得到满足钢筋加工技术交底的箍筋、拉筋图形或统计表。
15.在本发明的步骤9中，每类桥墩的统计表中均包含桥墩模型的名称和数量，结合步骤8所建立的每类桥墩的墩身钢筋数量表，对这两类信息进行统计分析和计算，即可得到全部桥墩的墩身钢筋数量表。
16.本发明所涉及的各种表格和图形等对象，均是通过操作功能图形对象来实现的。而功能图形对象具有如下的基本特征：1、功能图形对象在外观上看是图形系统中的一种二维的几何图形对象，可以选择、移动、复制、放大、缩小等几何操作，但需要对功能对象定制专门的工程属性和专业功能，并提供可通过鼠标激活的操作界面，可以用来编辑修改或查询功能图形对象的工程属性，以及用于实现功能图形对象的专业功能。
17.2、功能图形对象可以通过参数化及强制转化方法得到。对于简单的功能图形对象，可以通过参数化方法来实现，即可通过录入若干参数即可创建出所需要的功能图形对象；对于复杂功能图形对象，可以采用强制转化法来实现。
18.3、强制转化法是一种将几何图形对象转化为具有工程属性和专业功能的功能图形对象的方法。强制转化法实现的基本步骤是，首先用交互式几何图形绘制和编辑方法绘制一个几何图形对象，再将该几何图形对象自动加载上相关工程属性，并提供相应的专业功能。
19.4、功能图形对象本身是一种图形数据，包含有反映其几何形状的几何数据以及反映其工程特征的非几何数据。
20.本发明通过操作二维功能图形对象，实现了桥梁的桥墩墩身钢筋布置、钢筋算量与可视化交底的简单化和高效率。本发明是铁路及城市轨道桥桥墩墩身钢筋快速建模、工程算量及钢筋加工技术的一种交底方法，通过创建和操作二维的功能图形对象，即可快速实现铁路、城市轨道桥的桥墩墩身钢筋建模、钢筋算量及钢筋加工的可视化交底，使桥墩墩身的钢筋算量工作实现了简单化、规范化、精细化和高效率。
21.本发明充分挖掘的了高铁桥梁中通用或专用实心桥墩的墩身主筋、箍筋及拉筋的
水平和竖向布置特征，依据一座桥的所有桥墩的布置参数，每一桥墩布置的通图或专图名称，桥墩通图或专图设计参数，快速汇总出所有桥墩钢筋布置类型的桥墩模型和相关桥墩序号；依据每一桥墩模型的主筋、拉筋及箍筋的关键布置参数，采用直线段近似模拟拉筋布置位置，快速高效地建立桥墩的拉筋，快速实现桥墩模型的钢筋算量统计及相应的施工技术交底，有利于促进桥墩钢筋算量的精细化和标准化，促进铁路的智能建造。
附图说明
22.图1是桥墩结构及主筋示意图。
23.图2是桥墩墩颈截面钢筋布置图。
24.图3是桥墩通图或桥墩专图模型，其中，图3a是桥墩主视图，图3b是桥墩侧视图，图3c是桥墩俯视图。
25.图4是桥墩模型。
26.图5是桥墩墩颈钢筋布置模型。
27.图6是桥墩墩身钢筋布置模型，其中，图6a是桥墩主视图，图6b是桥墩侧视图，图6c是墩颈截面视图。
28.图7是墩颈截面视图。
29.图8是强制转化后的墩颈截面视图。
30.图9是标注两种主筋结构的主筋模型。
31.图10是箍筋大样图。
32.图11是拉筋大样图。
具体实施方式
33.如图1所示，桥梁的桥墩由上至下分为顶帽区、墩身区和承台区，顶帽区与墩身区的分区线为墩颈位置线，在墩身中设置有主筋、拉筋和箍筋这三大类的钢筋。图1中，主筋呈间隔态直立分布在墩身周边；图2中，箍筋环绕墩身呈水平态由上至下间隔设置，拉筋是两端连接箍筋的直线态钢筋，在墩身的横截面上平行设置。
34.本发明墩身钢筋快速算量中所涉及的钢筋包括桥墩通图或桥墩专图中的墩身区及顶帽区的主筋、箍筋和拉筋。在顶帽区内布置有水平箍筋和拉筋，墩身区特指墩颈位置线以下的部分包括深入承台的一部分。拉筋分为实线拉筋与虚线拉筋两种表示方式，以表示拉筋在桥墩内是交错布置的，实线拉筋为所在箍筋平面内的拉筋布置，虚线拉筋则表示为下一层箍筋平面内的拉筋布置，上下层的拉筋呈交错排布。
35.本发明桥梁的桥墩墩身钢筋快速算量的方法，包括以下步骤：步骤1：根据铁路或城市轨道桥梁上的桥墩通图信息或专图信息，建立相应的由二维化的功能图形对象表示的桥墩通图模型或桥墩专图模型（图3）。
36.由二维化的功能图形对象表示的桥墩通图模型或桥墩专图模型是以二维方式显示出桥墩的主视图、侧视图和俯视图（图3），并附带有顶帽几何参数、墩身几何参数、通图名称或专图名称、适应的墩高范围、指定的桥墩序号等桥墩信息。在桥墩通图模型或桥墩专图模型中，通过指定墩高适应范围来描述哪一高度范围的桥墩可以采用这种桥墩模型；而通过制定桥墩序号则描述了哪些序号的桥墩采用了这一桥墩模型。
37.步骤2：根据铁路或城市轨道桥梁上的每个桥墩的布置信息，建立包括桥墩序号、桥墩里程、墩高、桥墩所采用的通图名称或专图名称等信息在内的桥墩布置信息表。
38.步骤3：按照墩身高度相同且通图名称或专图名称一致的方式，对所有桥墩进行分类，再结合桥墩布置信息表，得到每一类桥墩的统计表，统计表中包括有桥墩序列号、桥墩墩高、桥墩数量、桥墩对应的桥墩通图名称或专图名称等信息，结合每一类桥墩的桥墩通图模型或桥墩专图模型，建立每一类桥墩的桥墩模型（图4）。
39.墩高相同且采用的桥墩通图名称或专图名称相同的桥墩，归属于同一类型的桥墩，同一类的桥墩采用相同的墩身钢筋布置方式。通过桥墩布置信息表及桥墩通图模型或桥墩专图模型，可汇总得出所有桥墩类型的信息统计表，并建立相应的桥墩模型。在桥墩模型中包括有桥墩高程、通图名称或专图名称以及适应的桥墩序列号等信息。
40.步骤4：根据每一类桥墩需配置的墩身主筋、箍筋、拉筋等的墩身钢筋布置信息，还包括有主筋的材料及规格、主筋在桥墩圆端区的配置数量、主筋在直面区和滴水槽区的布置间距、箍筋的材料及规格、箍筋的几何参数、箍筋在顶帽区和墩身区的竖向布置间距及配置数量、拉筋的材料及规格等信息。结合桥墩模型，建立带有上述墩身钢筋布置信息且是由功能图形对象表示的桥墩墩身钢筋布置模型（图5、图6），在桥墩墩身钢筋布置模型上标有表示墩身实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线的初始竖向位置线（图5）。
41.在图6所示的桥墩墩身钢筋布置模型中，包括有桥墩的主视图（图6a）和侧视图（图6b），还包括有墩颈截面视图（图6c）。在桥墩的主视图（图6a）上显示有根据箍筋竖向布置间距和布置数量所得到的箍筋水平布置位置线，用以表示箍筋在桥墩墩身上的竖向布置位置，并以实线线型和虚线线型表示拉筋在该箍筋位置处的布置情况。实线拉筋和虚线拉筋与桥墩墩身钢筋布置模型不属于同一图形对象。
42.在桥墩墩身钢筋布置模型的墩颈截面视图（图6c）中显示有墩颈截面轮廓线、箍筋形状以及根据主筋布置信息得到的主筋截面。
43.步骤5：当桥墩墩身钢筋布置模型（图6）中的实线拉筋和虚线拉筋的初始竖向布置位置线与墩身拉筋的实际竖向布置位置不符时，通过增加、删除或位置调整等的操作方式，对桥墩墩身钢筋布置模型上的初始竖向位置线进行修正，得到符合实际的墩身实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线。实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线共同表达了桥墩拉筋的布置位置，可以针对每个具体对象进行增加、删除或位置调整，以得到需要的位置。
44.步骤6：依据修正后的桥墩墩身钢筋布置模型以及其中的主筋布置信息，在模型中的墩颈截面（图6c）上生成表示墩颈截面拉筋布置的初始平面位置线（图7），当初始平面位置线与拉筋的实际平面布置位置不符时，通过增加、删除或位置调整的操作方式，对墩颈截面上的拉筋布置初始平面位置线进行修正，得到符合实际的墩颈截面拉筋线（图8）。
45.步骤7：依据桥墩墩身钢筋布置模型中主筋布置信息、桥墩墩身的尺寸信息、桥墩顶帽的尺寸信息、主筋与桥墩墩身的几何约束关系以及主筋与顶帽的几何约束关系，分别得到墩身钢筋中主筋的尺寸信息和箍筋布置信息，并依据桥墩墩身钢筋布置模型和墩身钢筋中主筋的尺寸信息，建立由功能图形对象表示的墩身主筋模型（图9）。
46.墩身主筋模型是一个独立的图形对象，包含有主筋、主筋材料、规格、曲线半径、直线长度、曲线长度、数量等参数信息，在钢筋算量系统中可以拷贝、删除、移动主筋对象，并通过属性修改来修改它的几何形状，以得到需要的桥墩主筋形状（图9）。
47.步骤8：依据墩身实线拉筋位置线和虚线拉筋位置线、墩颈截面拉筋线、墩身主筋模型以及墩身钢筋中的箍筋布置信息，得到主筋、拉筋及箍筋在桥墩的墩身区、顶帽区各位置的几何轮廓、数量等信息，据此建立每一类桥墩的墩身钢筋数量表，依据所得到的钢筋几何轮廓信息制出每一类桥墩的墩身箍筋、墩身主筋以及墩身拉筋的施工技术交底图；依据桥墩墩身钢筋布置模型中的墩身和顶帽信息、墩身箍筋布置位置线以及实线拉筋和虚线拉筋的布置位置线，分析得出每层箍筋及拉筋的几何尺寸和形状，再连同墩颈截面视图中的拉筋和主筋模型信息，建立墩身的主筋、拉筋和箍筋的材料数量表，建立每一层箍筋的大样图（图10）和每一层拉筋的大样图（图11），以得到满足钢筋加工技术交底的箍筋、拉筋图形或统计表。
48.步骤9：结合每一类桥墩的统计表和每一类桥墩的墩身钢筋数量表，对其中的数据信息进行统计计算，得到并输出包括主筋、拉筋及箍筋的使用数量在内的全部桥墩的墩身钢筋数量表。
49.每类桥墩的统计表中均包含桥墩模型的名称和数量，结合步骤8所建立的每类桥墩的墩身钢筋数量表，对这两类信息进行统计分析和计算，即可得到全部桥墩的墩身钢筋数量表，完成桥梁的桥墩墩身钢筋算量工作。