Báo cáo khoa học: "xây dựng hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút giao thông" ppt

xây dựng hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút giao thông pgs. ts nguyễn viết trung ks trần thu hằng Bộ môn CT Giao thông TP - ĐH GTVT Tóm tắt:: Bi báo giới thiệu cơ sở cấu trúc dữ liệu của một hệ thống phần mềm trợ giúp công tác thiết kế nút giao thông lập thể dựa trên các phần mềm quen thuộc, sẵn có. Summary: The report introduces a database of the software system aidding traffic inter- change design founded on popurlar softwares. 1. Mở đầu Ngày nay, giao thông đô thị đã trở thành một bài toán cấp bách cần đợc giải quyết. Với tình hình phát triển của các phơng tiện giao thông cá nhân, các yêu cầu về quy hoạch kiến trúc dân c, định hớng phát triển kinh tế xã hội khu vực của các đô thị ở nớc ta hiện nay, việc xây dựng các nút giao thông lập thể (nút giao khác mức) đã trở thành một giải pháp đợc u tiên lựa chọn. Hiệu quả của việc xây dựng các nút giao thông khác mức là cải thiện rõ rệt đợc tính an toàn lu thông xe, tránh ùn tắc, tăng khả năng thông hành. Tính mỹ quan của công trình cũng đem lại những cảnh quan kiến trúc đẹp cho đô thị. Tuy nhiên, việc thiết kế hoàn chỉnh một công trình nút giao thông lập thể còn là một công tác tơng đối mới mẻ ở nớc ta. Bài báo này trình bày cơ sở dữ liệu của một hệ thống phần mềm trợ giúp cho công tác thiết kế kỹ thuật một nút giao lập thể dựa trên các chơng trình phần mềm phổ biến sẵn có trên thị trờng. 2. Giới thiệu hệ thống Hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút giao thông lập thể là một tập hợp gồm nhiều chơng trình con đợc xây dựng từ các phần mềm trợ giúp thiết kế khá quen thuộc với những kỹ s thiết kế. Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống đợc trình bày trong hình vẽ sau: số liệu đầu vo bộ xử lý sơ bộ bộ điều chỉnh bộ xử lý kỹ thuật xây dựng mô hình 3d bộ phân tích kết cấu kết quả Đ ạ t kết luận Phù hợp K h ô n g p h ù h ợ p K h ô n g đ ạ t kết thúc BI BII BIII Cơ sở dữ liệu cho hệ thống bao gồm những yếu tố sau: - Các tiêu chuẩn thiết kế. - Các mô hình nút giao thông lập thể. - Các dạng kết cấu nhịp, mố trụ, tờng chắn và các công trình phụ trợ khác. - Các phần mềm trợ giúp thiết kế: + Phần mềm lập trình hớng đối tợng C. + Trợ giúp công tác đồ hoạ: AutoCAD, CAD Overlay. + Trợ giúp công tác tính toán và phân tích kết cấu: SAP, STAAD, VBDS + Trợ giúp công tác tính toán san lấp, giải phóng mặt bằng: TOPO, HS, HS Mỏ. 3. Phân tích hệ thống 3.1. Số liệu đầu vào Những số liệu cần thiết cho công tác thiết kế một nút giao thông lập thể gồm có: - Bản đồ địa hình số hoá của khu vực. - Báo cáo về tình hình giao thông, phát triển dân c kinh tế xã hội khu vực. - Báo cáo về quy hoạch, chiến lợc phát triển giao thông, không gian kiến trúc của khu vực. - Số liệu địa chất của khu vực. 3.2. Bộ xử lý sơ bộ (B.I) Nội dung bộ xử lý sơ bộ đợc thể hiện trong sơ đồ khối sau: lựa chọn loại hình nút Vẽ mô hình đờng tim nút bố trí nút lên bản đồ khu vực K h ô n g p h ù h ợ p P h ù h ợ p Kết luận kết thúc - chuyển sang b.II lựa chọn vị trí xây dựng a. Lựa chọn vị trí xây dựng công trình Căn cứ: - Nhu cầu giao thông tại vị trí, yêu cầu thông xe. - Mạng lới giao thông của khu vực. - Cảnh quan môi trờng xung quanh - Quy hoạch giao thông, kiến trúc, dân c. - Định hớng phát triển kinh tế, xã hội của khu vực. Mục tiêu: - Lựa chọn vị trí xây dựng phù hợp với mạng lới giao thông tại khu vực, đảm bảo khả năng thông xe yêu cầu, định hớng phát triển trong tơng lai. - Đáp ứng yêu cầu về cảnh quan môi trờng xung quanh, các quy hoạch kiến trúc, dân c xã hội tại khu vực. Phần mềm cơ sở: C. b) Lựa chọn mô hình nút giao thông phù hợp Căn cứ: - Địa hình khu vực. - Yêu cầu thông xe, định hớng phát triển giao thông trong tơng lai. - Phạm vi cho phép xây dựng. - Quy hoạch không gian kiến trúc, dân c xã hội tại địa bàn. - Quan điểm kiến trúc. - Kinh nghiệm thiết kế, xây dựng. Mục tiêu: Lựa chọn loại hình nút phù hợp về: - Hiện trạng giao thông của tuyến đờng. - Quy hoạch không gian kiến trúc, định hớng phát triển kinh tế xã hội, giao thông khu vực. - Cảnh quan môi trờng xung quanh. - Diện giải toả hợp lý. Phần mềm cơ sở: C, AutoCAD, CAD Overlay. c) Vẽ mô hình 2D (đờng tim) của nút Căn cứ: - Kết quả lựa chọn ở hai bớc trên. - Th viện mô hình nút giao lập thể. Mục tiêu: - Xây dựng mô hình 2D (phần đờng tim) của nút giao. - Phần mềm cơ sở: AutoCAD. d) Đặt mô hình đã lựa chọn vo vị trí Căn cứ: - Địa hình hiện trạng khu vực. - Mô hình nút (đờng tim) đã lựa chọn. - Lu lợng giao thông tại khu vực. - Báo cáo về tình hình giao thông, phát triển dân c kinh tế xã hội khu vực. - Báo cáo về quy hoạch, chiến lợc phát triển giao thông, không gian kiến trúc của khu vực. - Phạm vi giới hạn, các vị trí xung đột. Mục tiêu: - Đặt mô hình nút (đờng tim) đã lựa chọn trong bớc 2 vào vị trí. - Đánh giá mức độ phù hợp với nhu cầu lu thông phơng tiện, cảnh quan môi trờng kiến trúc xung quanh, định h- ớng phát triến đô thị trong tơng lai. - Quyết định thực hiện tiếp bớc II (nếu phù hợp) hoặc quay về lựa chọn lại một loại nút giao khác phù hợp hơn (nếu không phù hợp). Phần mềm cơ sở: C, AutoCAD, CAD Overlay. 3.3. Bộ Điều chỉnh (B.II) Sơ đồ khối thể hiện nội dung của bộ Điều chỉnh đợc trình bày trong hình vẽ sau: P h ù h ợ p K h ô n g p h ù h ợ p đánh giá mức độ phù hợp hon chỉnh mô hình 2d bố trí các yếu tố tuyến quay lại b.i kết thúc - chuyển sang b.IIi Kết luận a) Bố trí các yếu tố tuyến Căn cứ: - Bình đồ khu vực đã số hoá. - Mô hình 2D (đờng tim) của nút đã lựa chọn. - Các yêu cầu thông qua của phơng tiện, quy hoạch phát triển giao thông, cảnh quan kiến trúc khu vực. - Quy hoạch mạng lới giao thông toàn vùng. Mục tiêu: - Bố trí đầy đủ các yếu tố tuyến của nút trên mặt bằng. Phần mềm cơ sở: AutoCAD, CAD Overlay. b) Xây dựng hon chỉnh mô hình phẳng của nút Căn cứ: - Kết quả của bớc trên, mô hình 2D (đờng tim) của nút. Mục tiêu: - Hoàn chỉnh mô hình 2D của nút giao. Phần mềm cơ sở: AutoCAD. c) Đánh giá mức độ phù hợp của nút đã lựa chọn Căn cứ: - Địa hình hiện trạng khu vực. - Nhu cầu giao thông tại vị trí, yêu cầu thông xe, mạng lới giao thông của khu vực. - Cảnh quan môi trờng xung quanh. Quy hoạch giao thông, kiến trúc, dân c. - Báo cáo về tình hình giao thông, phát triển dân c kinh tế xã hội khu vực. - Phạm vi giới hạn, các vị trí xung đột. Mục tiêu: - Đa ra kết luận cuối cùng của kết quả thực hiện bớc I và II, đánh giá sự hợp lý của công tác lựa chọn nút giao tại vị trí yêu cầu. - Quyết định thực hiện các bớc tiếp theo (nếu phù hợp) hoặc quay về thực hiện lại từ bớc I (nếu không phù hợp). Phần mềm cơ sở: C. 3.4. Bộ xử lý kỹ thuật (B.III) Các phần việc trong bộ xử lý kỹ thuật đợc thực hiện tuần tự nh sau: đánh giá mức độ phù hợp xác định vị trí đặt mố - trụ lựa chọn dạng kCN - mố - trụ K h ô n g p h ù h ợ p P h ù h ợ p tính san-lấp, giải phóng mặt bằng xuất file bản vẽ kết cấu kết thúc - chuyển sang b.IV Kết luận a) Lựa chọn dạng kết cấu nhịp, mố trụ, tờng chắn v các kết cấu khác Căn cứ: - Cao độ đờng đỏ thiết kế, các cao độ khống chế, các điểm xung đột trên tuyến. - Khổ thông xe, hành lang không gian kiến trúc yêu cầu. - Các quan điểm kiến trúc hiện hành. - Khả năng thi công, các trang thiết bị thi công phù hợp. - Th viện các bộ phận kết cấu. Mục tiêu: - Xác định loại kết cấu nhịp, mố trụ phù hợp. - Các chi tiết kiến trúc cho các bộ phận khác của công trình. - Lựa chọn kích thớc cụ thể cho công trình. Phần mềm cơ sở: AutoCAD, CAD Overlay. b/ Lựa chọn vị trí đặt mố trụ Căn cứ: - Các dạng kết cấu đã lựa chọn. - Khổ thông xe, hành lang không gian kiến trúc yêu cầu. - Các vị trí xung đột, các điểm khống chế. Mục tiêu: - Xác định vị trí đặt mố, trụ, tờng chắn hợp lý nhất. Phần mềm cơ sở: C, AutoCAD. c/ Đánh giá mức độ phù hợp Mục tiêu là đánh giá sự phù hợp của kết cấu công trình đã lựa chọn hoàn chỉnh ở các bớc trên. Từ đó đa ra quyết định chuyển sang thực hiện phần việc tiếp theo, hoàn chỉnh các file bản vẽ thiết kế nút (nếu phù hợp) hoặc quay lại phần việc đầu tiên trong bớc IV: lựa chọn lại dạng kết cấu phù hợp hơn (nêu không phù hợp). d) Tính toán san lấp, giải phóng mặt bằng khu vực Cơ sở: - Bản đồ địa hình khu vực. - Báo cáo về tình hình giao thông, phát triển dân c kinh tế xã hội khu vực. - Báo cáo về quy hoạch, chiến lợc phát triển giao thông, không gian kiến trúc của khu vực. Mục tiêu: - Tính toán khối lợng đào đắp, san lấp trong khu vực xây dựng. - Thống kê khối lợng các công trình dân sinh trong khu vực, xác định phạm vi phá dỡ, giải phóng mặt bằng. Phần mềm cơ sở: TOPO, HS, HS Mỏ. 3.5. Xây dựng mô hình 3D của nút giao lập thể đ lựa chọn (B.IV) Từ những lựa chọn thiết kế đã hoàn thành ở các bớc trên, tiến hành xây dựng mô hình không gian 3 chiều cho nút giao thông lập thể trong cảnh quan môi trờng khu vực xây dựng. Đồng thời xây dựng hoạt cảnh theo hành trình của tuyến. Phần mềm cơ sở: AutoCAD, NovaTDN. 3.6. Tính toán phân tích kết cấu (B.V) Việc tính toán phân tích kết cấu đợc thực hiện trên các công cụ tính toán mạnh đang đợc áp dụng phổ biến hiện nay nh các chơng trình phần mềm tính toán kết cấu SAP, STAAD, hay một số phần mềm chuyên biệt (MR, VBDS). Việc lựa chọn loại phần mềm phù hợp hoàn toàn phụ thuộc vào sự quen thuộc của ngời kỹ s thiết kế. Nếu công tác tính toán kết thúc một cách thuận lợi (đạt yêu cầu), tiến hành hoàn chỉnh các file bản tính và chuyển sang bớc cuối cùng. Nếu việc tính toán không đạt yêu cầu, phải quay về thực hiện lại từ bớc I của hệ thống. Sơ đồ khối của bớc này đợc trình bày trong hình vẽ sau: xuất file bản tính tổng hợp kết quả tính toán tính toán nội lực trong kết cấu Đ ạ t K h ô n g đ ạ t tính duyệt Kết luận quay lại b.i kết thúc tính toán 3.7. Hoàn thiện Từ kết quả hoàn thiện các bớc trên đây, tập hợp các số liệu thiết kế, các hồ sơ bản vẽ, các mô hình 2D, 3D của nút giao thông lập thể đã lựa chọn cùng các hồ sơ bản tính thể hiện kết quả tính duyệt kết cấu công trình. 4. Kết luận Thiết kế nút giao thông lập thể là một công tác phức tạp, tỷ mỷ, đòi hỏi rất nhiều công sức của ngời kỹ s thiết kế. Hiện nay, công việc này còn tơng đối mới mẻ nhng là một xu thế tất yếu của việc xây dựng các công trình giao thông trong thành phố. Bài báo này mới chỉ dừng lại ở việc lập nên một mô hình cơ bản, sơ lợc làm nền móng cho việc xây dựng một hệ thống chơng trình phần mềm phục vụ công tác thiết kế nút giao thông lập thể. Đợc ứng dụng bằng các chơng trình phần mềm phổ biến hiện nay, hệ thống này sẽ tạo đợc sự thân thiện với ngời sử dụng, giúp cho công tác thiết kế trở nên nhanh chóng, thuận tiện và khoa học hơn trớc. Chúng tôi hy vọng sẽ đi sâu vào việc xây dựng hệ thống phần mềm có ích này trong các nghiên cứu sau. Tài liệu tham khảo [1]. Hớng dẫn sử dụng chơng trình TOPO, HS, HS - Mỏ, Cty phần mềm Hài Hoà, Hà Nội 2003. [2]. Hớng dẫn sử dụng các phần mềm C, AutoCAD, CAD Overlay. [3]. Lu Nguyễn Hải Nam, STAAD. Pro 2001 căn bản phân tích cấu trúc và thiết kế, Nhà xuất bản Đại Học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2001. [4]. PGS. TS. Nguyễn Viết Trung, Vũ Văn Toản, Hớng dẫn sử dụng SAP 2000 tính toán cầu và kết cấu, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 2000. [5]. PGS.TS. Nguyễn Xuân Vinh, Thiết kế nút giao thông và tổ chức giao thông đô thị, NXB Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 1999 Ă . công tác thiết kế kỹ thuật một nút giao lập thể dựa trên các chơng trình phần mềm phổ biến sẵn có trên thị trờng. 2. Giới thiệu hệ thống Hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút giao thông. tiêu chuẩn thiết kế. - Các mô hình nút giao thông lập thể. - Các dạng kết cấu nhịp, mố trụ, tờng chắn và các công trình phụ trợ khác. - Các phần mềm trợ giúp thiết kế: + Phần mềm lập trình. xây dựng hệ thống phần mềm trợ giúp thiết kế nút giao thông pgs. ts nguyễn viết trung ks trần thu hằng Bộ môn CT Giao thông TP - ĐH GTVT Tóm tắt:: Bi báo giới thiệu cơ