運用AutoCAD軟件輔助計算與測設(shè)曲線的方法

王 堅

(山西省汾河灌溉管理局)

在水利工程測設(shè)中，內(nèi)業(yè)資料計算占有很大的比重，其計算的準(zhǔn)確無誤與速度直接決定了測設(shè)工作是否能夠快速、順利地完成。AutoCAD如今在各個領(lǐng)域均得到了普遍的應(yīng)用，大大提高了工程技術(shù)人員的工作效率。河道、渠道等線路工程建設(shè)中經(jīng)常需要進(jìn)行曲線測設(shè)，其中主要是圓曲線和緩和曲線。通常測設(shè)曲線的方法有直角坐標(biāo)法、偏角法、延長線法、弦線支距法等，都是先根據(jù)輔點的樁號(里程)來計算測設(shè)數(shù)據(jù)，然后再到實地放樣。但在實際野外工作中，往往由于地形復(fù)雜，工程要求靈活多樣，通視情況不良，不便安置儀器或數(shù)據(jù)計算困難，而無法放樣出輔點或放樣出的輔點處無法設(shè)樁。另外，當(dāng)根據(jù)線路工程施工進(jìn)度的要求，需要選擇性地放樣部分曲線時，使用傳統(tǒng)的方法也會有一定的困難，經(jīng)常需要在特定的情況下采用靈活方便的方法完成曲線測設(shè)任務(wù)，達(dá)到工程建設(shè)的要求。Auto-CAD軟件具有強大的繪圖與計算功能，利用其可輕松實現(xiàn)曲線現(xiàn)場放樣數(shù)據(jù)的自動計算及數(shù)據(jù)在圖形上的自動標(biāo)注。

近年來，筆者在“汾河灌區(qū)節(jié)水改造工程項目”建設(shè)的參與實踐中，總結(jié)出一些運用AutoCAD軟件輔助計算較為簡單實用的放樣方法，現(xiàn)通過實例進(jìn)行說明具體方法。

設(shè)計平面圖紙已給出(見圖1)，分別采用兩種方法，利用AutoCAD軟件輔助計算進(jìn)行測設(shè)。

1 AutoCAD軟件輔助放樣的方法與步驟

1.1 方法一:適用于任意曲線放樣，運用AutoCAD軟件輔助放樣的方法與步驟

1.1.1 設(shè)計曲線的繪制

運用AutoCAD軟件，根據(jù)設(shè)計圖紙和實際測量數(shù)據(jù)，利用圓弧(arc)、樣條曲線(spline)、修剪(trim)等工具將渠道邊線的設(shè)計曲線繪制在Auto-CAD中，并將每條曲線的設(shè)計控制點Ka(Kb)分別做特別標(biāo)記(見圖2)。

圖1

圖2

1.1.2 放樣控制點K’的選取

根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，任意選擇2－3個通視情況良好、便于安置儀器的放樣控制點，并精確測量出所選放樣控制點K’與設(shè)計控制點Ka的相對應(yīng)位置(本文只選擇一條渠道邊線與一個放樣控制點進(jìn)行敘述)。假設(shè)Ka坐標(biāo)為(1000，1000)，根據(jù)現(xiàn)場選點、測量、計算得出放樣控制點 K’的坐標(biāo)為(500，1200)。

1.1.3 放樣控制點K’的繪制

根據(jù)上步測量數(shù)據(jù)，將放樣控制點 K’(500，1200)點繪到繪制的AutoCAD設(shè)計圖中(圖3)。

圖3

圖4

1.1.4 標(biāo)注放樣點 Ka－n

運用AutoCAD軟件等分(div)工具，在圖上將曲線進(jìn)行等分，標(biāo)出等分點位置(這里以等分為五段四個等分點為例)，將其確定為放樣點Ka－n。

1.1.5 計算放樣點 Ka－n坐標(biāo)值

利用AutoCAD中新建用戶坐標(biāo)命令(ucs)，以K’(0，0)為原點建立用戶坐標(biāo)，結(jié)合擬采用的放樣方法，運用AutoCAD標(biāo)注或查詢命令求出所標(biāo)注放樣點Ka－n與放樣控制點K’相對應(yīng)的平面直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)。經(jīng)AutoCAD輔助標(biāo)注測量，計算得出各放樣點平面直角坐標(biāo)值 Ka－1(328.56，66.21)、Ka－2(474.37，－47.09)、Ka－3(638.85，－ 131.02)、Ka－4(816.16，－182.60)。詳見圖 4。

1.1.6 其他放樣點標(biāo)注與計算

重復(fù)以上步驟，標(biāo)注并計算出另一條邊線數(shù)據(jù)(Kb－1、Kb－2…Kb－n)。

1.1.7 現(xiàn)場放樣

根據(jù)以上步驟所得數(shù)據(jù)，運用較為便捷的方法將放樣點 Ka－n、Kb－n分別進(jìn)行兩條曲線的現(xiàn)場施工放樣，即可完成該項渠道工程的測設(shè)任務(wù)。

1.1.8 注意事項

一是為提高放樣精度，放樣時至少選取2個以上放樣控制點K’進(jìn)行相互校核，放樣點的數(shù)量按照曲線長度以及所需精度進(jìn)行設(shè)置;二是各放樣控制點K’與其標(biāo)注放樣點Ka－n應(yīng)單獨成圖，以免混淆。

1.1.9 主要優(yōu)點

一是應(yīng)用這種方法進(jìn)行施工測設(shè)，放樣控制點K’可任意選取，不受施工場地等因素制約;二是利用AutoCAD軟件輔助計算控制點、放樣點坐標(biāo)，計算簡便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，便于施工放樣。

1.2 方法二:圓曲線運用AutoCAD軟件輔助計算

弓高直接進(jìn)行放樣的方法與步驟

1.2.1 設(shè)計曲線的繪制

運用AutoCAD軟件，根據(jù)設(shè)計圖紙和實際測量數(shù)據(jù)，利用圓弧(arc)、修剪(trim)等工具將渠道邊線的設(shè)計圓曲線繪制在AutoCAD中，并標(biāo)出圓曲線的弦分別做特別標(biāo)記弦AB(見圖5)。

圖5

圖6

1.2.2 計算弓高

過圓心作弦的垂線交弦于C，交圓曲線于K1，利用AutoCAD中標(biāo)注或查詢命令求出弓高CK1=107.06 cm，1/2 弦長 AC=445.37 cm(見圖6)。

連接弦AK1，做弦AK1的垂線，求出圓曲線AK1的弓高 DK2=27.41 cm，1/2 弦長 AD=229.03 cm(見圖7)。

1.2.3 其他放樣點計算與標(biāo)注

重復(fù)以上步驟，標(biāo)注并計算其他放樣點Kn，直至放樣點數(shù)量可以滿足實際測設(shè)需求即可。

需要說明的是，圓曲線BK1與圓曲線AK1對稱，可不必重復(fù)繪圖、標(biāo)注、計算，直接運用圓曲線BK1所求數(shù)據(jù)即可。

運用以上方法，可完成對另一條渠道邊線進(jìn)行放樣點數(shù)據(jù)的計算。

圖7

1.2.4 現(xiàn)場放樣

根據(jù)以上步驟計算出的弦長、弓高數(shù)據(jù)，進(jìn)行實地施工放樣，即可完成該項渠道工程的測設(shè)任務(wù)。

1.2.5 主要優(yōu)點

使用這種方法進(jìn)行施工測設(shè)可省去放樣控制點的選取，免去放樣點的坐標(biāo)計算，直接運用AutoCAD標(biāo)注或查詢命令求出距離即可。同時，放樣時可省去經(jīng)緯儀等測量儀器的頻繁使用，實地放樣更為便捷簡單。

2 運用AutoCAD軟件進(jìn)行輔助計算標(biāo)注的注意事項和優(yōu)點

2.1 注意事項

運用AutoCAD軟件進(jìn)行輔助計算標(biāo)注時，應(yīng)注意繪圖比例與標(biāo)注樣式中的主單位欄目的測量單位比例要保持一致。

2.2 主要優(yōu)點

利用AutoCAD中的標(biāo)注或查詢命令，計算圓曲線放樣數(shù)據(jù)點坐標(biāo)值，快捷準(zhǔn)確，可以避免繁瑣地查曲線表或頻繁使用計算器進(jìn)行計算，大大降低工作量，提高工作效率和精度。

上述兩種方法在運用AutoCAD繪圖輔助測設(shè)曲線中，使用比較頻繁，效果也比較好。通過實踐，認(rèn)為AutoCAD在輔助工程測設(shè)應(yīng)用上有很大潛力，用其繪圖并不難，關(guān)鍵是要力求簡便快捷。因此，實際操作時一定要熟悉AutoCAD軟件，充分發(fā)揮并優(yōu)化其使用功能，使該軟件的用途更加廣泛。