曲线空间设计范文

曲线空间设计篇1

曲线是解决房间硬朗线条的主要方式，弧形能让房间变得柔软。曲线家具能为家居设计带来源源不断的丰富表情，通过曲线形家具，还可以欣赏到关于家居设计的诸多创意灵感。

1.流线形躺椅：像流水般顺畅的线条非常抢眼，让人体自然放松。 (Cattelan)

2.郁金香造型扶手椅：优美弧线，美观实用。 (Kartell)

3.betty座椅：这款椅子按照人体工程学设计，简洁、性感的线条像一股清泉缓缓流淌，身体在自然放松的同时，给人以美的享受。 (Cattelan)

4.GetScaled整套沙发：融合创新精神和实用主义，再加上符合人体工程学的曲线设计，给使用者超级舒服的感觉。

(丰意德)

曲线设计 营造舒适美屋

曲线，变化丰富，形态繁多。给人轻松、愉快、委婉和优雅的感觉。设计师将曲线这一极具人性化的视觉“语言”运用到家具设计中，营造出妖娆柔美，符合人体工程学，舒适实用的曲线家具，开启了家居摩登时代。

1.MIXIT GLASS：相比方方正正的茶几，这款一高一低的圆形茶几设计，不仅外形新颖美观，而且摆放灵活，使用方便，更适合小空间。(艾宝)

2.VOLO曲线书架：脱离传统书柜刻板的外形，充分利用立体空间，形成了一个特色书籍墙面。(Kartell)

3.arcum弧线形桌子：桌面以及承重部分的底座支撑采用了曲线设计，柔美之外散发着一种力量之感。(Cattelan)

4.aran曲线书桌：曲线形书桌不仅美观而且节省空间，它能合理有效地利用空间，让居室的角落不被浪费。(艾宝)

5.搁物架：看似随意的线条，却颠覆传统搁物架外观形式。其造型简约流畅、时尚靓丽且实用。(Maison&Objet)

6.TRIENNALE DESIGN MUSEUM螺旋式搁架：极具创意，毫不占用多余的空间，使收纳变得充满趣味。(Kartell)

曲线装饰 彰显空间张力

室内装修贵在格调统一。如果你决定“曲线为主”的主案，那么在家居装饰上也应选择曲线效果的家品。

1.圆弧转角沙发：设计上采用圆弧曲线造型，没有固定划分沙发位，加上没有扶手的限制。这种圆弧的造型更适合“排排坐”，一般的三人座位可以容纳5-6人，为家居空间创造了更多便利。(丰意德)

2.HELSINKI摒弃复杂的装修，采用简洁的装饰手法，以明亮通透的色调搭配圆弧形桌子，让家居空间在视觉上得以延伸。(艾宝)

3. flag落地灯：优雅曲线的自由身姿常常可以给空间带来戏剧性的效果。 (Cattelan)

4. ECART炭灰色花瓶，别致造型，精致实用。(环球品汇)

5. 糖果色时尚摔不破花瓶。

(环球品汇)

6.曲线形的沙发设计与圆形吊带的设计遥相呼应，相得益彰，呈现一种空间的张力。

(丰意德)

7.葫芦形地灯：如同流水般柔顺的线条及柔和的光影，呈现出非凡气质。(Flos)

8. Swing Vase摇摆风情花瓶。

(环球品汇)

曲线空间设计篇2

关键字：曲线；景观园林；灵动；导向

1.曲线所独具的自然之美

曲线是动点运动时，方向连续变化所形成的线。从曲线的定义可以直接看出曲线具有动势带有着变化，韵律之美。人类生存在自然的大环境下，这种未经加工的天然雕饰的自然景观中曲线的自然之美展露无遗。山脉的蜿蜒起伏之曲，流水的流连忘返之曲，道路的乱暗花明之曲，廊桥的拱卷之曲，廊的回肠之曲等等，都说明了自然景观中曲线的魅力。

2.曲线特征在景观中的运用

2.1曲线的导向性

路具有导向性，因为路会给人带来一种期待和向往的心境。而曲线的组成样式是由波峰波谷的不断连接而成，因而曲线道路的导向性更加具有深邃幽静、空间关系的开合变化。

曲线具有明显的动势，所以曲线所带有的方向性和导向功能不仅，对人流起到引导作用，还能引起游人对前面景观的向往和遐想。在曲折蜿蜒的过程中，往往通过路径的宽窄，交叉，坡度等来视线人流的聚集，停滞，加速和分流等功能。人浏览与其中也会感受到不一样的乐趣，充满变化，曲折变化的道路增强了环境的空间感，增强了游人穿梭其中的趣味性，也调动了人们的好奇心。给大众带来“山穷水复疑无路，柳暗花明又一村”的视觉享受。

2.2曲线的节奏性

曲线由于其附有变化灵动的特性，使其在景观中往往展现出其变化的节奏性，在景观中起到画龙点睛，活跃整个空间结构的作用。俞孔坚团队所设计的秦皇岛市汤河滨河公园中，在原有河流生态廊道的绿色基底上，引入了一条红色飘带。从整体布局上看，这条红色的飘带会立刻抓住人们的眼球，成为整个滨河的视觉中心，蜿蜒的红色飘带跃然纸上充满动势，给整个滨河注入了活力。这条红色的飘带，还整合了多钟功能，与木栈道、灯光、种植台等相结合，为游人提供休息时的座椅、照明设施；整个蜿蜒的红色曲线飘带集多种功能为一体，增强了游人的参与性与观赏性。红飘带通过曲折变化，结合不同的功能特色，丰富了场地的层次感，在城市和自然之间，历史与现代之间，建立了一种交流，这种曲线式的线性景观丰富整合了景观空间，使景观既具有变化性又附有整体性。随着曲形不同的节奏变化体验其不同的功能。

2.3曲线的流畅性

曲线有着感性、自由与极富变化的特点，给人一种优美、灵活和女性美十足的感受，其主要形式有几何、自由曲线两大类。几何曲线体现较多的是几何的规律性与秩序感，意味清晰、善于识别和制作，而且同时也包含着灵动而柔美感；而自由曲线呢，则较多侧重的是弹性、柔软以及十分流畅，淋漓尽致的展现个性化特征。这种曲线的在滨水景观的艺术处理手法中，常常出现，城市的滨水景观是一个城市风貌的代表。为了更好，更完善的展示城市的景观空间往往会考虑如何让使城市的城镇化风貌，与河流的自然风貌完美自然的结合，曲线其特有的流畅性，可以成为链接和过渡城市与自然生态的纽带，且曲线本身也可以看做是抽象化的水纹。在滨水景观中利用曲线的流动性不仅可以起到陆地与水域的过渡融合，也可以使游人在滨河漫步游览时有一种随水而动，视觉变化丰富、层次多样，整体性连续性强等特点。

在景观装置中，通过发掘曲线的流畅性，来丰富其作品的内涵。2013年中国国际园林博览会， “流水印2013”的开放式大地艺术作品，充分说明了这点。设计师对中国古代流传的游戏――曲水流觞，现代景观式的展现，既是向中国园林传统致敬，也是展示中国景观设计的新面貌。 流水印其细腻流畅的曲线组合，线性的流向展开动势，以及竖向空间中也旖旎变化，充满了活力，使其成为了最大的亮点。一条具有空间厚度的曲线与环境结合产生相应的风格变化，流动中处处充满了细腻的设计美感。

2.4曲线的凹凸性

曲线作为景观中的一个线性元素，她本身的形式是由无数个大大小小不一样的凹凸关系所组成的。而景观作为一片被人们所感知的区域，人们在感知的过程中往往会根据自己的主观意识进行判别。由于凹、凸两个不一样的曲线形式会给人带来不同的心里感受，所以在景观设计中，用好曲线的凹凸关系可以更好地设计出以人为本的景观风貌。

“凹”这一曲线形态就好似人们拥抱的姿势一样，在空间环境利用曲线的凹可以给人带来亲切感和一种容纳接受的心里感受。“凸”这一曲线特征与凹正好相反，它给人排斥，拒绝的心里感受。利用曲线的凹凸性可以去界定划分一些区域，这些区域并不是由实体划分而是通过人们的心里感受，人们自我划分的心里区域，这种区域在景观中不影响区域本身的景观通透性保证了游人在视觉上的连贯。哥本哈根线性公园，是一个与公共交通系统，自行车交通系统还有步行系统无缝连接的文化多样性公园，一个超级的建筑，景观，艺术结合体。三个色彩鲜明的区域分别有着自己独特的氛围和功能，其中的黑色区域是当地人天然的聚会场所，在这个区域中所有的线条都是曲线，曲线完成了整个区域的空间划分，曲线凸的形态保护了在其空间中人们在其中休息，聊天时不会被在此路过的人打扰，曲线凸的排斥性和拒绝感感实现了对区域的划分，经此处路过的人不会认为这是一个步行的通道，自然就不会从人们休闲的区域范围内通过。不仅对路人起到了导向作用，也给露天聚会居民提供了一份私密性个安全性。

3.结语

总的来说，曲线是一种形态，不同线性的组合成就了不同的艺术魅力。曲线的特征决定了曲线的基本属性是柔和，变化、虚幻、流动和丰富。曲线在景观设计中的应用范围相当广泛。

随着不断发展的设计观念和设计材料、，在景观设计中通过对线性特征的宏观把握和认知，深刻挖掘线性的艺术内涵，满足当下人们的审美需求以及实际功能的需要。

参考文献

[1]俞孔坚.景观设计学.2013.

[2]漆平.现代环境设计[M].重庆：重庆大学出版社.2001

曲线空间设计篇3

关键词：桥梁设计；曲线梁； 优化设计

中图分类号：U448.17 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）01-0095-2

1.设计要点

（1）小半径曲线梁桥的构造形式与直线梁桥有不少相似之处，但由于它是曲线梁桥，其结构受力的特点不同，在构造处理上也相应有其较多特点。（2）由于曲线梁桥比直线梁桥的受力复杂，对结构的抗弯、抗扭性能要求高于同跨径的直线梁桥，故采用整体性好、抗扭刚度大就地浇注的连续箱形梁桥比较好。（3）弯桥异以直线桥梁受力的主要因素为：圆心角（反映主梁的弯曲程度）、桥梁宽度与曲率半径之比、弯扭刚度比、扇形惯性矩　EIω。设计时对于以上因素综合分析，以确保计算的精度。（4）与一般的直线桥相比，曲线箱梁桥顶板、底板和腹板中的纵向受力钢筋、横向钢筋、箍筋、水平分布钢筋都要考虑到全桥计算和构造上的需要，并适当加强。（5）在预应力混凝土曲线梁桥中设置防崩钢筋。（6）在支承形式上，小半径曲线梁桥通常三种布置形式：a.全部采用抗扭支承。b.两端设置抗扭支承，中间设单支点铰支承。c.两端设置抗扭支承，中间既有单支点铰支承，又有抗扭支承的混合式支承，下部墩柱当与之相匹配。

2.工程案例分析

某匝道桥设计荷载为公路—Ⅰ级；温度荷载为结构体系温差±25　K，桥面10cm沥青铺装，温度梯度见JTG　D60—2004《公路桥涵设计通用规范》；　桥面净宽为8m；设计车速40km/h。桥梁上部结构为三跨一联普通钢筋混凝土连续曲线箱梁，位于圆曲线上，曲线半径为54　m。跨径组合为3m×25m。主梁为单箱单室，斜腹板，梁高1．8m。箱梁顶板宽8m、底板宽4　m、箱梁翼板悬臂1．6m。腹板由跨中的40cm变化到顶部的60cm，顶板厚25cm、底板厚22cm。支点处设横隔梁，中横隔梁宽2．0m、端横隔梁宽1．2　m。箱梁横截面见图1。

3.有限元实体初步设计

初步拟定全桥采用抗扭支座。支座形式布置如下：　曲线内侧左侧中支座采用固定支座；　曲线外侧左侧中支座采用横向位移单向支座；其余支座曲线内侧采用单向活动支座，外侧采用双向活动支座。支座横向间距2．2m。图2为抗扭支座曲线梁三维模型。

由恒载（含收缩徐变）、汽车活载（最小）、温度梯度（最小）、整体温差（最小）和支座沉降（最小）所引起的各部位反力和弯矩见表1。表1同时列出了内力组合下各部位的反力和弯矩（组合系数为1.0）。

由表1结果可以看出：（1）内力组合下，曲线内侧边支点反力呈负值，说明支点脱空；（2）整体温差的升降对支座水平力影响最大，达到35．0　kN。选用GPZ（II）2．5DX支座，其水平抗力为250kN，支座的选用满足要求；（3）外侧腹板中支点弯矩为内侧腹板处的1．18倍，这个数值与采用单梁计算的1．14倍的放大系数差别不大。由初步设计的结果可以看出，曲线梁的弯扭组合作用明显。曲线梁所受外力均与曲线梁桥上相邻两支点的连线不在同一平面内、所有外力将绕该连线发生扭转而产生附加扭矩有关。在相同跨径条件下，随着曲线梁半径的减小，该附加扭矩作用更大。这一附加扭矩对外边梁有加载作用，对内边梁有卸载作用。外边梁跨中位移较内边梁大，在梁端出现以外侧支点为中心的翘曲，随着扭转位移的增大，梁端内侧支座脱空。

4.方案优化设计

4.1具体设计措施

为减小附加扭矩作用、避免支座脱空，通常采用以下措施：　将中间独柱墩的支座向外侧设置一定的预偏心，其原理是减小外力到相邻两支点的连线距离，从而减小附加扭矩；　设置抗扭墩，减小“抗扭跨径”，将中墩设置成墩梁固结以及增加抗扭墩支座间距；　将梁体的附属结构设置在内弧侧；　桥台上内弧侧的支座设计为拉压支座等。由于外边梁长度较大，故在温度荷载及混凝土收缩徐变作用下，外边梁的纵向变形较内边梁大；　在受到横隔梁及外部横向限位措施的约束作用下，最终这些变形将向横向位移转变。如果结构没有足够强的横向约束措施，再加上桥面行车的离心力作用，梁体将发生横向爬移。设计时应充分估计横向爬移的作用。若向内侧滑移，会受到梁端伸缩缝位置处其他梁体结构的限制；　如果向外侧滑移，则限制因素很少，并且水平力还存在二次力效应，通过一段时间的积累，可能会使曲线梁桥在横桥向产生较大的位移，最终导致结构的破坏。所以在中墩设置径向约束，必要时可在墩顶设置限位挡块或采用墩梁固结的措施来限制曲线梁桥的梁体径向位移。经过试算最终采用预偏心和墩梁固结等措施，预偏心值为0．55。

4.2优化设计的有限元实体计算

采用第2节同样的内力组合，对采取设置预偏心和墩梁固结优化措施后的曲线梁进行有限元实体计算。各部位反力和弯矩计算结果见表　2。

由表2可以看出1）内力组合下，各部位的支点反力均为正值，说明支座未脱空。内力组合下，水平抗力为106．6kN，选用的支座能满足要求；（2）墩梁固结结构，能显著减小支点负弯矩；同时，受到约束，温度力的作用反力有所增加，其中温度梯度作用的变化最为显著；（3）预设墩偏心，能显著减小自重扭转作用，提高了自重对边支座的压重作用。

4.3优化设计的空间梁单元计算

以同样内力组合计算的三维空间梁单元结果与实体计算进行对比，整体温差采用整体升温　25　K　计算。对比结果可知：（1）三维梁单元的计算未考虑实际重心位置外偏导致的扭矩，支点反力偏差较小；三维实体方法计算，则能充分考虑这一因素，计算结果较为合理。（2）通过对比，三维实体计算结果与三维梁单元计算结果相近，计算结果可靠。

5.结语

曲线空间设计篇4

关键词：点线 面景观设计

中图分类号：P901 文献标识码：A

一. 点在景观设计中的应用

点在数学上的定义是“只拥有位置而不拥有面积”。点本身没有大小、方向、形状、色彩之分。在平面设计中，点是非常重要的设计元素之一，任何形状的物体在无限缩小后都会成为一点，所以任何形状的物体都可以理解为点，点首先会成为人视觉的中心。但在城市景观中，点是实体构成要素，是相对空间而言的点，常常用点的形态来点缀环境，使环境空间更加精神；或使用点来打破一下沉闷的调子让环境活泼起来。点具有动感、活泼、丰富饱满的视觉特征，使其具有形状、大小、色彩、质感等特征 。点的应用非常的广泛，小到景观中的一颗石头，大到一个建筑都可以视为点在具体的城市景观环境中的元素，如一个圆点可能表示一棵树，无论是孤植还是群植都可以用点来表示，点往往采用置石、雕塑、喷泉、植物、树池、花坛、亭、廊等的形式出现在景观环境当中。

城市中道路两旁的行道树的布置，在平面上就是两排整齐的点的排列，但当人们走在环境空间当中，行道树从景观上起到了引导视线的作用，同时从视觉上也给人一种庄重的感觉。

点在城市景观设计中，也具有高度积聚的特性，且容易形成视觉的焦点和中心。点即是景的焦点，又是景的聚点，是以景点的分布来控制整个景观区域的。在功能分区和游览内容的组织上，景点起着核心的作用。景点分布要做到“疏可走马，密不透风”，避免均衡分布。景点在注重“聚”的同时，要考虑到游客的过分集中可能造成功能失调。因此，景点又应当有“散”，以疏散游客的另一功能。聚散有致，动静结合，形成丰富多彩的景观效果。

二．线在景观设计中的应用

点的移动轨迹产生了线，现代景观设计中主要运用线来勾画景观布局。具有线形状的景观要素也被称为线性要素，不同形状的线性要素在景观设计中的应用会产生不同的景观效果。线分为直线与曲线，直线与曲线的视觉感受也不一样。

直线秩序、排列、竖硬、刚直、大方、明快、节奏，线条的粗细还能反映出力量、速度等特征。在景观设计中直线具有很强的导向性，例如景观中道路的设计与布置就是应用最广泛的线型应用。直线最容易与建筑物的轮廓线相融合。所以我们要注意线在视觉上的主观创造力，提高景观的设计效果。

曲线在平面中还分为抛物线、弧线、双曲线等线型，曲线通常给人以优雅、丰富、流畅、轻快、活泼的感觉，曲线的弯曲度可以表现得非常的丰富，有张有弛形成优美的韵律。曲线的具有一定的柔美感，曲线在自然景观中能取得很好的协调。中国古典园林设计中，曲线的应用可谓经典到极致，曲径通幽。例如：（苏州古典园林，占地面积不大，但以意境见长，以独具匠心的艺术手法在有限的空间内点缀安排，移步换景，变化无穷）。曲线对于空间的围合和划分也有着重要的应用，能够形成简洁、流畅、醒目、规整又不乏柔和的景观空间，在形式上呈现明快的如画风格。从功能上说，这种曲线形状是设计一些景观元素的理想选择，如某些机动车和人行道适用于这种平滑流动的形式。在空间表达中，曲线常带有某种神秘感。沿视线水平望去，曲线似乎时隐时现，并伴有轻微的上下起伏之感。在景观设计中不单单是道路可以应用到曲线，例如：观景座椅、花池、绿篱、花台、道路、景墙、桥、廊及驳岸的设计等都会采用线的形式进行设计。

三．面在景观设计中的应用

线平行移动的轨迹产生了面。面可分为直线性格的面和曲线性格的面。直线性格的面由：正方形、菱形、梯形、三角形、多边形。而曲线性格的面有：圆形、椭圆形、扇形、半圆形。正方形的面具有安定、端庄、朴素、大方、愉快、有品位的特征。如：钟鼓楼广场绿地的设计；菱形的面具有锐利、坚固、轻巧、华丽的感受，如：景观设计中的道路铺装设计。三角形的面具有稳定、锐利、轻巧、坚固、华丽的特征，现代景观设计中还经常会有三角形的应用，如景观个性化构筑物，个性的铺装等，三角形在平面设计中被认为是最稳固的形状，在景观的应用中也是如此，能给人一种稳定、灵敏、锐利、醒目的感觉。如：青岛市道路两旁的候车亭设计；圆形的面具有圆满、优美、愉快、柔和、温暖、湿润、舒展的特征。它的魅力在于它的简洁性、统一感和整体感。它也象征着运动和静止双重特性，正如本杰明霍夫所说：“圆规的双腿保持相对静止却能绘出完美的圆。托弗尔德莱尼所设计的谢园中的水池是一个完整的正圆形容器，容器外形隐喻人类寻找与我们生活息息相关的水和光之来源的过程。正圆形由于其形状的完美，往往会使设计过于完美而略显呆板，因此在景观设计中经常看到椭圆形的广场、树池、花坛，打破正圆带来的缺少变化的遗憾，使原本安静的广场、树池、花坛有了动态的趋势。各种各样的形状的面给人以不同的感受，在此不一一列举。

点、线、面是平面设计中的造型要素，也是现代景观设计中设计创意的源泉。在同一景观设计中，仅仅使用一种设计主体确实能产生很强的统一感。例如：道路两旁重复使用的同一款式的路灯，具有非常强烈的统一感，但在审美上容易产生视觉疲劳，为了避免视觉疲劳的产生，城市街道两旁有广告牌的设置，吊旗的悬挂，植物的分布多层次化，使这些具有点、线、面特征的物体，依据形式美的法则，进行丰富的排列与组合，营造出具有景观线形优美、空间充满变化、层次丰富多彩、形式感鲜明的城市景观环境空间。

参考文献：

[1]顾小玲：景观设计艺术(设计篇) [M].东南大学出版社; 2004年

[2] 刘滨谊：现代景观规划设计[M]. 东南大学出版社; 1999年

曲线空间设计篇5

关键词：螺杆；密封；三维模型

螺杆泵是一种高效、低能耗、使用寿命长、结构紧凑、技术含量高的产品。它具有其它产品不能替代的优点。它压力和流量稳定，脉动很小、液体在泵内作连续而匀速的运动，无搅拌现象。具有较强的自吸现象，相互啮合的螺杆磨损极小，泵的噪音和震动极小。由于它具有以上优点，使它广泛的使用在石油化工、冶金、机械等各领域。为了满足螺杆泵的以上优点，在螺杆泵的主、从螺杆设计中使用了多种曲线、曲面组合而成，因此螺杆泵主、从螺杆设计和制造困难。随着计算机在设计与制造中的广泛应用，我们使用计算机来完成主、从螺杆设计及数字化建模和数控加工，从而使螺杆的设计与制造变得容易的多。

1.螺杆泵主、从螺杆的数学方程式

螺杆泵中主、从螺杆有哪些结构特征？为什么能满足它压力和流量稳定，脉动很小、液体在泵内作连续而匀速的运动，无搅拌现象等优点呢？

首先螺杆泵要满足一个泵的结构特点，作为一个泵它就有相应的密封要求。如何在螺杆的设计上体现它的密封要求呢？那么首先要分析螺杆泵它有哪些密封性的问题。分析起来螺杆泵有四类密封问题需要解决。第一是相互啮合的螺杆接触线，要将每个螺旋凹槽分隔成互不相通的两部分。使泵的吸入口与排出口严密隔开。这是螺杆泵第一类密封要求。满足了第一类密封要求，但同一侧的凹槽还是相通的，因此要选择一定关系的螺杆根数和螺杆头数。使同一侧的螺旋凹槽成为一个个互不相通的闭合腔。这是第二类密封要求。有了这样两个密封特性还不能完全密封，还必须有一个足够长度的泵套包围螺杆的凹槽空间，使泵的吸入口和泵的排出口严密的隔开，这是第三类密封要求。最后螺杆之间的啮合间隙和泵套与螺杆之间的啮合间隙过大也不能密封这是螺杆泵的第四类密封要求。在螺杆的设计上体现的是第一类密封要求和第二类密封要求。第三类密封要求是泵套的设计长度来满足的，第四类密封要求是加工精度来满足的。在此我们主要阐明螺杆泵在螺杆设计上是如何满足密封要求的。

为了满足第一类密封要求，主、从螺杆的横截面齿廓啮合线，必须是通过它们顶圆及根圆的连续曲线，摆线线型是能满足这样条件的连续曲线，那么螺杆的端面齿型曲线由摆线和修正线型组成。摆线是满足螺杆密封要求的曲线，修正线是为了减低螺杆磨损延长螺杆使用寿命的曲线。以上阐明的是螺杆的设计是如何满足了螺杆泵的第一类密封要求和螺杆泵如何满足它所具备的优点的结构特点，那么螺杆设计又是如何满足第二类密封要求的呢？第二类密封要求主要阐明的是如何保证凹槽螺杆的每个凹槽都能很好的被密封。这主要体现在螺杆头数和螺杆根数之间的关系上。如果是一个凸螺杆和K个凹螺杆相配合，那么螺杆头数Z和螺杆根数K之间的关系是

如果是一个凹螺杆和K个凸螺杆相配合，那么螺杆头数和螺杆根数之间的关系是

其中必要的参数，主动螺杆顶圆直径 、主动螺杆根圆直径d从动螺杆顶圆直径d、从动螺杆根圆直径 螺杆的导程h、螺杆的相对导程k、螺杆的中心角（主杆齿顶或从杆槽根） 。 表示凸螺杆头数， 表示凹螺杆头数。K表示从动螺杆的根数。

完成螺杆型线设计后，按135型螺杆设计主、从螺杆几何尺寸。

2.螺杆泵主、从螺杆的数字化建模

完成了螺杆几何尺寸计算，使用PRO/E软件进行螺杆的三维建模，PRO/E软件是一个全方位的三维产品开发软件。它具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计、逆向工程、机构仿真、应力分析、铸造设计等很多先进的设计方法。在完成主、从螺杆的基本设计后采用PRO/E软件对主、从螺杆进行三维建模，可以进一步使用PRO/E软件对主、从螺杆进行数控加工自动编程及运动仿真并同时进行运动干涩检查。

在PRO/E的状态下，完成螺杆的三维造型有以下几个步骤。

2.1.在PRO/E的状态下建立一个新的文件，设置该文件的材料、单位、公差精度等属性。

2.2.用PRO/E中建立空间曲线的命令，通过方程式完成螺杆横截面的曲线方程。

2.3.完成可变截面扫描的轨迹曲线，用空间曲线命令，通过螺旋线方程来完成。

2.4.采用可变截面扫描命令，完成螺杆三维实体。

2.5.通过拉伸、切减等命令完成螺杆的其它细节的构建。

第一在PRO/E的状态下建立一个新的文件，设置该文件的材料、单位、公差精度等属性。其次，使用建立空间曲线命令，通过方程建立螺杆横截面齿形曲线。特别注意使用方程建立空间曲线时采用直角坐标系来建立方程。完成了螺杆的齿形曲线后，开始进行螺杆螺旋曲面的可变截面扫描，建立扫描曲线，扫描曲线是两条空间螺旋线。

在螺旋曲线完成之后，创建螺杆螺纹部分的三维实体模型。在PRO/E的状态下创建螺杆的三维实体，一般的概念，应该使用螺旋扫描来完成，螺旋扫描能保证螺杆的轴向截面齿形或者是螺杆的法向截面齿形。但不能保证螺杆的横截面齿形，而三螺杆泵主要保证螺杆的横截面齿形，才能使螺杆泵有效的密封，达到泵的目的。因此不能采用螺旋扫描命令来创建螺杆螺纹特征。那么采用什么命令来完成螺杆上螺纹特征的创建呢？在此我们采用了可变截面扫描的命令来完成螺杆中螺纹特征的创建。在可变截面扫描的过程中采用垂直于原始轨迹，X向量控制，选用创建的两条空间螺旋线作为X向量来控制横截面的方向，在选项中采用恒定的横剖面，完成了螺杆螺纹特征的创建。

3.结论

使用PRO/E软件创建了螺杆泵螺杆的三维实体，该实体准确的表达了螺杆泵螺杆的几何特征。该螺杆的螺旋型面和横截面齿形曲线都由准确的数学公式表达，是在PRO/E软件中使用方程绘制，完全能表达螺杆泵设计者的设计思想。同时在有了螺杆的三维实体后，我们可以在PRO/E的状态下进行螺杆的数控加工程序的自动编程，三螺杆泵的运动仿真和运动干涉检查。

参考文献：

[1]机械工程手册.第十四卷.机械工业出版社.1982

[2]数学在螺杆泵设计与制造中的应用.科学技术出版社.1977

曲线空间设计篇6

【关键词】桥梁；匝道桥；结构设计；支座布置

1.引言

随着城市现代化建设的发展，城市交通系统的压力越来越大。为了保证城市交通顺畅，迫切需要更新原有的道路设施和开辟新的交通线。由于受周围环境的限制，在繁忙地段修建立交桥和高架桥是缓解城市交通紧张状况的一项有效措施[1-2]。由于地形、地物的限制以及城市环境美化等原因，使得高架结构和立交结构有弯、坡、斜、异形等特点[3-4]。曲线梁桥相比于直线梁桥对地形地貌的适应性较强，具有很好的适应线路走向的能力，不用因为跨越一处障碍而改变线路[5]，能适应高等级公路、城市立体交叉工程的特殊而又复杂的线型要求，更具有曲线结构线条平顺、流畅、明快、意境生动的美学价值。

本文主要通过对匝道桥的设计提出个人设计过程中的一点见解，希望与桥梁设计人员共同探讨。

2.工程概况

本工程位于江苏省昆山市，本匝道桥平面位于圆曲线内，路线中心线平面半径为80m，联长66m，跨径布置为3x22m，桥宽8.5m，为单幅桥梁，横向设有4%的超高。下部结构采用花瓶墩，钻孔灌注桩基础。桥梁结构体系为单箱单室等截面钢筋混凝土连续弯梁桥。

2.1 设计技术标准：

设计行车速度：35km/h；

设计荷载：公路I级；

设计安全等级：一级；

环境类别：I类。

2.2 主要材料：钢筋混凝土连续弯梁桥采用C50混凝土，墩身、支座垫石采用C40混凝土，承台、基桩采用C30混凝土。桥面铺装采用6cmC40现浇混凝土层+10cm沥青混凝土层。

普通钢筋：直径≥12mm，均采用热轧HRB335级钢筋；直径

3 结构设计及分析

设计的主要任务是确定合理的结构构造，即合理选定主梁的断面形式及支座布置方式。

3.1 结构设计：本桥上部结构梁高为1.4m，桥梁横坡4%由箱梁整体旋转形成。箱梁顶板宽度8.5m，底板宽度为3.646m。

3.2 结构分析。分析计算的简化条件：匝道桥大都为曲线梁桥，本质上为三维空间结构。对其进行空间分析是比较精确的，但从理论上来说可以参照直线桥的分析方法，日本规范提出曲线梁满足以下条件时可以近似地作为以曲线长为跨径的直线桥进行结构分析：当曲线梁采用具有相当抗扭强度的闭口截面时，对于曲线梁段的扭转跨径所对应的中心角小于12°时可以近似地作为曲线长为跨径的直线桥进行结构分析； 中心角大于12°小于30°时，主梁纵向弯矩及剪力可按直线桥分析，反力及扭矩需按空间分析。中心角大于30°所有截面内力均按空间分析。本桥中心角为47°，大于30°，所有截面内力均按空间分析。故本桥采用MIDAS Civil 2010进行计算。

3.2.1 模型建立。根据匝道桥的受力特点，除必须考虑直线桥所承受的外荷载外，还应该考虑以下荷载：

1）梁体扭矩。计算方法：以结构中心线为界，内外侧梁体相对于结构中心线产生的扭矩差；其中包括桥面铺装和护栏产生的扭矩差；以静力荷载的形式作用于结构上；

2）离心力。当曲线梁桥的弯曲半径等于或小于250m时，应计算汽车荷载引起的离心力作用。离心力的计算方法为车辆荷载（不计冲击力）标准值乘以离心力系数C计算。离心力系数按下式计算：

3）汽车荷载外偏。为考虑荷载偏载作用对弯梁桥产生的影响，计算时考虑两种汽车荷载，汽车荷载内偏和外偏两种情况，并分别进行荷载组合。

3.2.2 计算结果。

1）持久状况承载能力极限状态计算。由图1-4可知，各截面承载力满足规范要求。

2）裂缝宽度验算

主梁裂缝宽度最大处发生在边跨跨中，数值为0.17mm

3.2.3 支座布置。

鉴于弯梁桥的受力特点，为了避免弯梁桥在使用过程中出现支座脱空，该桥结构分析重点验算桥梁的支座反力和确定支座间距。

在曲线梁中存在较大的旋转扭矩，导致弯梁桥的内外侧支点反力相差较大，当活载偏置时，端部内侧支座容易出现负反力。本文分别计算几种支座间距下3#墩柱支座（端部支座）在活载外偏心荷载工况下的支座反力，并根据支座反力确定支座间距。

随着支座间距的增大，端部内侧支座的反力逐渐增大，说明增大支座间距对端部内侧支座抵抗负反力有利。

支座偏心均偏于曲线外侧，在支座间距相同的情况下，支座对称布置下的端部内侧支座反力小于支座偏心布置情况，说明支座偏心设置对于抵抗端部内侧支座负反力有利。此外，在活载外偏和梁底空间有限的情况下，支座间距为1.0+1.3m的端部内侧支座负反力为230kN左右，有较大的安全储备，故本桥支座间距采用内侧间距1.0m+外侧间距1.3m。

4 弯梁桥设计体会

1）弯梁桥的弯扭耦合作用。曲线梁在外荷载作用下会同时产生弯矩和扭矩，并且相互影响，使梁截面处于弯扭耦合作用，所以其竖向挠度大于同跨径的直线梁桥，同时曲线外侧挠度大于曲线内侧，这种情况随着半径减小而愈发严重；

2）内梁和外梁受力不均与。即使在竖向荷载作用下，弯梁桥也会有扭矩产生，因而通常会使外梁超载、内梁卸载，尤其在宽桥的情况下更会产生内外梁受力的差距；

3）弯梁桥的支座设置。在曲线梁中，由于存在较大的旋转扭矩，导致弯梁桥的内外侧支点反力相差较大，当活载偏置或曲率半径、恒荷载较小时，内侧支座甚至会出现负反力，如果支座不能承受拉力，就会出现梁体与支座脱离现象，故应在构造上采取相应措施来抵抗支座负反力。

参考文献

[1]李惠生，张罗溪.曲线梁桥结构分析.北京：中国铁道出版社，1992

[2]吴西伦.弯梁桥设计.北京：人民交通出版社，1995

[3]张永辉，浅谈曲线梁桥设计要点.国防交通工程与技术，2005（2）

[4]孙波.曲线梁桥设计的常见问题.公路运输文摘，2003（8）

曲线空间设计篇7

关键词：曲线桥梁，斜交，细节控制

1.引言

装配式简支空心板桥因其标准化程度高、技术成熟、施工方便、造价低廉，广泛运用于从高速公路到农村道路的各级跨河设施中。随着道路设计水准的不断提高，道路平纵线形的设计日趋精细化，很多情况下，不再为中小型桥梁等构造物降低或调整线形指标，从而导致大量的简支空心板桥位于曲线上，且较少正交跨越河流。

近年来出现很多讨论简支梁板在曲线上布置方法的学术论文，对弯桥折做的方法这里就不再赘述。而笔者在设计实践中发现，曲线上的斜交简支梁桥设计，布梁只是设计工作的一部分，更多的细节控制却往往被忽视。尤其要指出的是，斜交桥梁布置在曲线上时，与正交桥梁有诸多不同，是细节控制尤为重要，对桥梁的施工控制难易及施工的精准度有重大影响。

本文讨论的细节控制基于弯桥折做的几个常规做法：平分中矢直线布跨、等梁长等角度径向布跨（扇形布跨，连续缝变宽）、梁板变角度墩台平行布跨。[1]至于变梁长法，实际上是为了在曲线半径过小、桥宽过大的时弥合径向布置产生的过大缝宽而采用的修正，归入径向布置一类。

2.曲线布置中斜桥不同于正桥的特点

一般关于曲线上折线布跨的论述，着眼于曲线半径、桥梁宽度对各种布跨方式的使用限制，而笔者认为桥梁的斜交角度，影响甚大。这里将曲线上的斜交桥梁和正交桥梁的区别及其特有的性质，阐述如下：

2.1墩台轴线、梁端线的斜交角度非恒定：墩台长度及柱间距变化，板梁错位

曲线上布跨时，如果曲率半径恒定，不论采用何种布跨方式，正交桥梁的直曲差——包括中矢距（图1）、外轮廓差（图2）、连续缝开口（图3），在径向布跨方式中

图1 中矢距示意图

图2 外轮廓差示意图

图3 径向布置开口示意图

存在）均存在对称性，而斜交桥梁则不存在对称性，究其原因，正交桥梁在同一曲率半径的情况下，墩台轴线及梁端线与路线中心线的交角是恒定的，而斜交桥梁同一墩台的不同位置、不同的梁端线，实际的斜交角是不断变化的，从下图可以反映出来（图4）：

图4 斜交角变化示意图

这个情况引起了以下细节控制问题：

（1）墩台桩间距控制问题，若按常规控制正投影距离，则实际桩间距（斜距）不同；相反控制斜距离，则平面布桩时不能按中心线偏移来获得桩位坐标。

（2）相邻跨板梁错位问题，除了平分中矢法直线布跨，其他折线布跨法相邻跨的板梁都是错位的（对比图5与图3，本图夸张了直曲差），实际上这是由于角度变化造成的投影桥宽变化引起的。这导致了墩台盖梁的长度是不一致的，挡块的位置和厚度也是需要斟酌的，对于分幅桥梁，甚至需要考虑左右幅下部结构的间距是否过大（桥台挡土问题）或过小（盖梁打架）。

图5 板梁错位示意图

2.2直曲差的非平均分布：误差扩大

弯桥折做（或直做），就是用直线来拟合曲线，为了保证行车的平顺，必须通过护栏或者人行道来形成理想的曲线。这就要求外轮廓的直曲差控制在一定的范围内。正交桥梁的直曲差是平均分布到每跨两端的，而斜交桥梁则不然，随着斜交角度的增大分配的不均匀性扩大（对比图6与图2）。以在1000m半径的圆曲线上平分中矢布置一个20m长12m宽的桥梁为例，当桥梁正交时，5cm的中矢距平均分布，外轮廓的最大直曲差仅±2.5cm，而的桥梁若是斜交30度，最大直曲差就可达到±6.6cm。这样，同一种布跨方式在斜交角度较小时可以使用，在斜交角度较大时则不能再使用，可能需要用到诸如加宽桥梁等非常规处理方法。

图6 斜桥外轮廓差不均匀分配

2.3各墩台合成横坡不一致：翘曲

合成横坡的计算公式为[2]：

I=（i1+i2×tanα）/（1+tan2α）0.5

其中：

I——合成横坡

i1——横坡

i2——纵坡

α——斜交角

计算简图如图7。

图7 合成横坡计算简图

当斜交桥梁布置于曲线时，若采用变角度方式布跨，必然造成相邻墩合成横坡不同，那么如果严格按照路线参数来控制标高，就会造成桥面的翘曲——各片板梁不在同一平面上。不仅桥面处理困难，支座还会出现脱空问题，造成安全隐患。[3]

3.斜桥曲布中需要控制的细节

基于以上探讨的斜交桥梁曲线布跨的特点，我们应该慎重考虑斜桥的布置方式，很多正桥可以使用的布置方式，斜桥不一定适用，而相比于正交桥梁，斜交桥梁的细节控制尤为重要。事实上，在误差允许范围内，一座曲线上的简支梁桥可以采用多种布置方式，有时候并没有明显的优劣差异，而关键的其实在于细节控制，这些细节不仅影响到成桥的外观，更影响到结构的安全、施工的控制精度和难易程度。

3.1布跨方式选择

在曲线上布设斜交简支梁时，我们不仅仅要考虑曲线半径、桥梁宽度，更要考虑桥梁的斜交角度。斜交角度越大，直曲差越大。依据以上的探讨和实践经验，在曲线半径较大、桥长较短时，优先选择平分中矢直线布跨。这样可以避免斜桥在设计和施工上的诸多困难。一般来说，对于没有人行道的桥梁，该方法需要通过护栏在板梁边缘的位置变化来拟合曲线，这时外轮廓的直曲差不宜大于8cm，护栏施工需要吊模浇铸[4]。对于有人行道的桥梁则较为方便，可以通过人行道变宽来实现行车道的曲线顺滑。无法直线布跨的时候，板梁错位的问题不可避免。根据实践经验，在斜交角度小于15度时，该差异不明显，反之差异较大，对护栏的安置、盖梁的长度均造成较大影响，这时应考虑适当采用非常规方式减小误差，例如挑臂加宽、梁长变化等。特别要指出的是，对于存在中分带的分幅桥梁，布跨方式尤为灵活，也特别需要注意。灵活之处在于我们可以从桥梁外侧向中分带布设板梁，从而使错位误差集中于中分带，以消弭其对整体的影响。而需要注意的也是左右幅的墩台很可能会因不同的布跨方式造成位置的冲突。

3.2坐标控制

如本文上面论述，考虑到受力合理，我们应该保证同一桥墩各桩间距相等或对称，这时各桩间的投影距离是不同的，我们在坐标控制的时候，尤其要注意这一点，不能采用中线偏移方式获得桩位，而应切实使用墩轴线上的斜距控制。

3.3标高控制

曲线上斜桥的标高控制是比较复杂的，尤其是缓和曲线上。由于曲率半径的变化、布跨方式的影响，导致各墩台的合成横坡不同。

诚然我们可以通过精细计算或者借助道路设计软件，获得精确的高程数据，但是要考虑到，在曲线上预制拼装的简支结构桥梁是无法完全拟合路线的平纵的，如果一味按照平纵数据控制桥梁高程，很容易出现翘曲问题。这对支座的稳定、结构的安全、行车的平顺均会造成较大的影响。

结合工程实践，考虑到简支空心板桥大多长度较短，即使局部突破路线平纵，也不会造成道路平顺性的明显下降。由此笔者认为，桥长较短（3跨-5跨）、横坡变化不大的情况下采用各合成横坡的平均值来控制桥梁标高。以下是各种半径、交角下平行布跨方式的合成横坡差异，可以看出，使用平均值来控制标高误差是在容许范围内的（表1）。

表1 合成坡度例表

对于缓和曲线长、存在超高渐变 、跨数多、桥长长的桥梁，横坡变化较大，则需要严格按照曲线要素控制，这时对支座垫石和调平钢板的制作精度有较高的要求，否则容易发生支座脱空的现象。

3.4垫石、调平钢板控制

曲线上布设空心板桥，支座垫石和调平钢板的尺寸控制尤为重要。此时，空心板存在两种放置方式：有横坡放置和无横坡放置。有横坡放置即空心板斜放，保持空心板顶面与盖梁顶面平行（图9），这种放置方式尽可能使空心板顶面形成连续的平面，此时相邻支座垫高度相同。

图9 图10

无横坡放置方式即通过在盖梁顶面浇铸阶梯状整体垫石（图10），使每块板载横向水平放置，成桥时梁顶呈阶梯状，此时阶梯铺装的阶差为：ΔH=I×d

其中：I——合成横坡；D——梁间距.而不论采用何种方式，均需要通过调平钢板保证支座水平放置，调平钢板四角高度计算如下：

h1=h5+（A×i1+B×i2）/2

h2=h5+（A×i1-B×i2）/2

h3=h5+（-A×i1+B×i2）/2

h4=h5+（-A×i1-B×i2）/2

式中各参数见图11

图11 调平钢板计算简图

3.5墩台盖梁长度控制

斜桥布置在曲线上时，前面已经讨论过会出现的板梁错位问题，这导致盖梁长度决定于左右跨斜交角度大的一个，而相应的，挡块应当根据实际情况折线布置、变厚布置。而分幅布置的桥梁，若左右幅分别按照各自的中心线布置桥跨，容易产生盖梁打架的问题，主要出现在桥台上。当左右幅同一墩台斜交角度一致的时候，一般两幅桥台的间距会控制在2cm左右，保证施工空间的同时能够完好挡土。但是对于一些宽桥，往往分幅布置，而桥宽过大导致不得不分别按照每幅桥的中心线来布跨，以减小直曲差并将误差集中于中分带，这时候会出现左右幅桥台斜交角度不一致的情况，虽然一般差距不超过1度，但也会造成盖梁过长打架或过短无法挡土，这时候应考虑调整盖梁一端的角度。

3.6护栏位置控制

弯桥折做、弯桥直做，都破坏了道路的平顺，需要通过护栏、人行道来调整，保证行车道曲线的平顺。对于有人行道的桥梁，可以简单地通过人行道变宽来实现，施工较为方便，一般预制人行道盖板无需做变宽，可通过现浇部分道板实现。对于无人行道的桥梁，则只能通过护栏位置改变来调整线形。这时候要精确控制护栏挑出或移入桥梁边缘的距离，挑出过多影响结构安全，移入过多则影响桥梁外观，一般挑出部分不应当超过8cm。如需挑出更多，可适当变化空心板挑臂。

4.总结

在曲线上布置预制拼装结构的桥梁，布跨方式灵活多变，各种方式依据每个桥梁的实际情况优劣各异，然而，无论采取何种布置方式，设计过程中最重要的是各种细节控制，尤其是斜交桥梁，与正交桥梁有诸多不同的特点，使斜桥的控制要素复杂多变，而这些细节对桥梁的施工控制难易、成桥美观程度乃至结构的安全性均有着重要的影响，在设计中我们必须重视这些细节控制，精细设计。

参考文献

[1]吕春英.预应力钢筋混凝土标准梁在曲线上的布置[J].山西建筑，2011

[2]王丽荣.桥梁工程[M].北京：中国建材工业出版社，2006

[3]项海帆.高等桥梁结构理论[M].人民交通出版社，2001

曲线空间设计篇8

【关键词】公路；路线；GIS；应用；设计

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

一．前言

公路线路的选线通常是指依据公路的使用任务及其具有的性质，根据有关的技术标准要求，以及制定的公路路线设计可行性的方案，并且跟实际的水质地质环境条件相结合，从全局出发，从细节入手，综合全盘地进行考虑，采用GIS系统技术手段选择合理的公路路线。本文采用GIS系统技术条件下，公路路线的应用进行设计与分析,并简要叙述GIS在公路路线平面设计当中的合理应用。

二．GIS在公路路线设计中的应用背景分析

1.在目前情况下，我国的公路设计的设计模式以及其设计方法，技术的科技含量相对较低，尤其是其中的高科技含量明显不足，在设计方向上，并没有突破传统的设计模式以及设计方法，比较严重地影响着我国的公路设计测设水平以及效率；为了进一步的提高公路规划、勘察设计的效率、及其质量与科学性，亟待于通过采用计算机技术、光电技术以及电子信息技术等高新技术，来对公路规划、及其设计的传统技术构成进行改造，以确保公路勘测设计自动化的实现。虽然在“七五”、“八五”期间，我国公路交通部门对公路航测电算技术进行了研究和开发，进行了大量的试验，并对若干公路路线CAD系统已开发完成，但是这些CAD系统功，其表现尽管对人工拟定路线平及纵设计方案之后的计算、制表、绘图等确定性过程的作业效率进行提高，以及对其成果质量上有所提高，然而在拟定原始设计参数、选择路线方案、对设计成果进行评价及优化等方面，却在设计者人机交互式的适时决策方面更缺乏支持，现行的CAD系统的运行，在对公路勘测设计时前期的公路规划以及对其可行性研究方面，则更显很不得力。要切实解决对公路可行性研究以及对公路路线方案进行选定等诸因素的控制问题，这类问题又涉及到工程、环境、还有经济等领域，而且又对公路建设投资综合效益产生很大影响的空间多个目标进行决策的问题，必需以理论为依据、从数据采集、决策技术方法手段、支撑平台以及空间模型的分析、还有3S技术集成方面进行深入研究以及探索，对这一系统工程进行研究的课题，其本身是一项极为复杂的而且是庞大的，这就要求有关的公路主管部门应积极组织力量，大力开展对这方面方面的研究工作。

2.以交通部制定的《公路、水运交通科技发展的“九五”计划及到 2010 年的长期规划》规定为指导，又要与我国公路规划、设计及建设实际情况紧密结合，又对现行公路路线CAD 系统尚不足给以关注，来对公路可行性研究、路线方案选定这类多目标空间决策问题进行解决，改变其现状，同时还要引入有关的地理信息系统理论、以及其方法和技术分析手段，特别要对其空间分析功能着重利用，经过理论分析，建立模型以及对影响因子进行选定、还有对数据库的开发、应用程序进行设计等步骤，并基于GIS的公路数据库管理系统，建立一个公路路线方案决策支持系统，在系统功能上保证达到对公路可行性研究及公路初步设计阶段的路线方案进行选定，提供得力的决策支持。在这基础之上，再进一步在该决策支持系统、现行公路路线CAD 系统、以及同样基于 GIS 的公路数据库管理系统中，对其中三大系统的数据共享和系统集成问题进行研究。

三．GIS在公路选线设计中的应用

GIS是以计算机软件及硬件为支持，通过运用系统工程以及信息科学的理论，来对具有空间内函的地理数据进行科学管理和综合分析，来为公路的规划、工程的管理、决策以及研究提供所需信息的一项技术系统工程。GIS不仅具有图库管理系统功能，特别重要的是它还具备空间分析功能，包括空间特征的几何分析、以及对数字地形模型分析、影像分析和网绰分析、还有对地理变量的多元分析等众多方面。具备这些空间分析功能可以为用户提供了多种有效解决问题的手段，从而为人们从宏观的、科学的角度来对世界认识，作出决策提供有力的帮助。对公路选线的GIS系统，其所需的辅助数据主要包括:与路线方案有关的计划、规划、以及地质、水文和气象资料以及相关的统计资料、还具体包括水文、地质、气象资料以及各种比例尺的地形图和地质图。根据以上这些采录的信息，GIS就可以顺利地生成数字地形模型就是田DTM，可以为设计者从宏观地认识整个沿线地区提供帮助;并对各个因素给路线选择带来的影响程度进行综合地分析评价;依据公路设计技术标准的有关要求，经分析确定出控制点，以人机交互的方式来对路线进行适宜地选择，并且显示在DTM上。。

四．GIS用于公路路线平面设计

所谓公路的平面线形，其具体是由直线、圆曲线以及缓和曲线而组成的。圆曲线半径为R表示，可通过横向力系数为L、设计车速为v、以及超高率为i、利用公式R=v2/(127*(L+i))来进行计算。当L、i取设计最大值的时侯，R就存在最小值。这就是公路上在圆曲线上存在的最小半径。在公路设计时，在地形条件允许的情况下，应尽可能地采用较大的曲线半径，只有在某些场合特别困难的条件下，才能考虑适当采用最小半径。

在直线和圆曲线相互之间进行插设缓和曲线，可以使公路曲线更加和汽车在行驶时的重心轨迹相符合，为了对行车安全性以及舒适度给予有效的保证，大多采用回旋线的形式。在两条线段的转角点，对缓和曲线长度进行确定，还要对紧接的圆曲线半径进行确定之后，缓和曲线各要素(图2)就可利用公式进行推算的。在直线和圆曲线之间进行插设缓和曲线，还必须将原有的圆曲线向内侧做些移动，才能保证缓和曲线的起点位于直线上。圆曲线向内侧进行平行移动的方式，通常采用圆心不动的而进行的平行移动，所以，只需要对圆曲线端点以及缓和曲线端点的坐标是否相同进行相应的判断，就可以顺利完成这相工作。

在路线设计过程中，经常遇到受地形、地物限制的非常情况。由于地形地物限制较大，常常要进行多次的试算和比较，才能确定出合宜的公路路线。比如，当拐弯道受一定的限制时侯，可以先通过选择一处通过点，来进行反算得出半径，再根据此半径大小，来计算出圆曲线上各点对应的坐标位置。当这条圆曲线和其他地物处于相切或者相交时侯，就需要重新选择一处通过点。当所处的地形实在困难时，实在难以适应，可以考虑改用复曲线。复曲线一般先确定出受地形限制较严重的一侧曲线半径，接着再根据切线差计算出另一侧曲线的半径值。当两半径之比，其值超过1.5时，应在两圆曲线之间来插设缓和曲线，以使其构成卵形曲线。在这个过程中，可以选择多种半径来进行多次试算，选择其中最适合的。

在传统设计方法中的平面设计计算工作，很费时的，其计算时间是比较长的。通过采用GIS系统技术，在计算机的得力支持下，所需要的各曲线要素就能够被迅速地计算出来，并且显示在计算机的屏幕上，供人们观察和决策。另外，还可以对所定的平面方案所对应的纵、横断面提供有关的信息，并可直接输出纵和横断面地面线略图:还能够对多组参数下的图案进行同时显示或者输出，供设计人员比较分析和决策，以选定最佳状态。

五.结束语：

在我国的未来十五年经济发展计划里，同时也为我国的公路建筑工程快速发展带来了良好的机遇, 伴随着我国经济的可持续发展，也会将全国的高等级公路发展推向一个新的高潮阶段，并且在现代化建设当中进行全面的铺设，而对公路规划和可行性研究以及路线方案的选定策略,直接影响着公路建设投资的经济效益,也是公路建设中起着关键作用的几项环节，在公路路线设计中，科学地采用GIS系统，可以有效地增强公路路线设计方案决策的科学性及其规范性,会极大的提高公路建设投资的经济效益以及社会效益,还可以大大地促进环境效益。

参考文献：

[1]贾永刚《GIS和SDSS在高速奋路选线之中的应用》地球科学《大众》，26(6)。

[2]孔金玲《基于Gl象比术的公路蛛合选线方法田。西安工程学院2012， (3)

[3]满延刚《略论公路CAD与GIS的集成》湖南交通科技津加3，30(3)。

[4]黄杏元等《地理信息系统概论》北京:高千教育出版社，2009