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Tekla 是一款基于平台的BIM 设计软件，具有强大的混凝土和钢筋3D 建模和2D 绘图功能。然而，对于钢筋混凝土结构，Tekla 对于某些结构类型需要大量的手动工作，其中3D 建模和2D 绘图的目标只能通过人机交互界面来实现。用户更改和重复。要充分利用Tekla 的钢筋设计功能，您需要开发针对特定工程结构类型的设计工具。
现有的FUBS系统是根据Midas计算的框架桥内力结果开发的框架桥设计后处理程序。 FUBS可以计算满足框架桥应力和结构要求的最小钢材几何形状，设计结果以文本文件的形式存在。设计工具是通过C#调用TEKLA接口来开发的。该设计工具可以读取FUBS计算结果，并打开一个交互界面，允许用户根据个人需求修改FUBS计算结果。创建框架桥的3D 钢模型并生成2D 钢模型图纸和数量。本次二次开发成果将详细阐述框架桥横向钢筋的设计，包括其开发思路和方法，旨在为类似工程应用提供参考。
背景知识 框构桥及其横桥向钢筋配置 
三孔框架桥主要结构剖面图及要点
根据公路和铁路相对位置的不同，框架桥可分为正交桥和斜交桥。
框架桥主体结构俯视图
拉杆分别垂直和水平在顶板、底板和墙上，拉杆两端与桥梁钢筋紧密连接，因此框架桥的桥梁钢筋具有以下特点：放置规则：
上下板上下两端的钢杆（包括牛腿）垂直对齐。
墙体前后两端的横向钢筋水平排列。
主体结构加固图
三孔框架结构纵截面可分为一个外环和三个内环。外环和内环立交桥钢筋的放置规则不同。下图为侧壁外侧过渡钢筋的排列方式。您可以看到，由于框架钢筋的弯曲半径，拐角位置不是直线。其他位置的水平桥梁钢筋沿直线布置，间距相同。
侧墙外侧横向钢筋
内环横桥钢筋沿与最近的内环结构线平行的直线放置。因此，本文分别分析了外环跨桥加固和内环跨桥加固的建模方法。
FUBS对外接口FUBS系统是根据Midas计算的框架桥内力结果开发的框架桥设计后处理程序。 FUBS目前可以处理一孔、二孔和三孔框架结构的设计，但仅适用于对称框架结构的设计。
一旦加固计算完成，FUBS 程序将生成几个文本文件。这些文本文件记录了框架桥的所有信息，包括主要结构尺寸和钢筋配置信息。这些文本文件是FUBS 软件和本文介绍的设计工具之间的接口。
FUBS计算的结果是满足框架桥应力和结构要求的最小钢材配置。基于此，本文提出的设计工具调用TEKLA接口，允许用户根据个人需求修改并自动生成FUBS结果。创建主体结构模型并生成批量钢筋模型。我们建立了完整的框架桥设计体系，从结构计算到3D建模、2D图纸、工程量计算，旨在提高生产效率和设计质量。
钢筋建模准备工作 钢筋建模基础类在TEKLA-API 中，有两个用于生产钢筋的类别。 RebarGroup 类表示钢筋组，SingleRebar 类表示单个钢筋。两者用途相似。要创建RebarGroup 类的实例，您必须首先确定几个重要属性。下面以厚板顶部钢筋为例介绍这些重要特性。
如下图所示，PT1-PT2和PT1'-PT2'是决定钢筋形状的施工点。这些点是位于末端的混凝土的角点，代表扫掠的端点和形状。顶部钢筋的转折点。
带TEKLA 制造的钢筋的板
此示例使用板的开始部分和结束部分的两个点来描述钢筋的形状。由于钢筋放置在混凝土结构内部，因此还必须确定保护层c的厚度。获得准确的钢筋形状。
要确定钢筋沿板长度的放置，必须首先确定距组中第一根钢筋起始位置的距离s1，然后确定间距规则n。 *s2 代表组中的每根钢筋。
钢筋垂直排列
与上述确定楼板内钢筋位置的过程相对应，TEKLA-API 中的RebarGroup 类具有以下关键属性：
多边形：用于描述钢筋形状的多边形。该属性一般都存在，每个通用元素都是一个多边形类型的参数，每个多边形都是由点组成的折线。以上面的板顶钢筋组为例，其Polygons属性值为两个Polygon，其中组成第一个Polygon的点是PT1和PT2，组成第二个Polygon的点是PT1'和PT2'。是。在实际应用中，组成多边形的点不必是混凝土结构上的点，并且可以由用户在任何位置生成。
Spacings: 钢筋组中每个钢筋的间距规则。以前述板坯中的钢筋组为例，属性值可以表示为n*s2，如果钢筋排列不均匀，则可以表示为n1*s1+n2*s2。
OnPlaneOffsets: 平面内偏移值，表示钢筋每个分支上保护层的厚度。以上述板顶钢筋组为例，该属性值可表示为c。
FromPlaneOffset: 要描述钢筋沿梁长度的分布模式，请使用Spacings 属性值来描述钢筋之间的间距。此外，该属性值还描述了钢筋之间的相对位置。第一根钢筋和起点。在本例中为s1。
建立Rebars_Base.cs 作为钢筋建模的基类。它包含两个方法。这两个方法通过分别填写钢筋组和单个钢筋所需的关键属性值来生成RebarGroup 和SingleRebar 类的实例。该类的程序结构如下：
数据存储每种类型的钢筋（骨架钢筋、水平桥梁钢筋、拉杆、屋顶钝角钢筋）的形状必须用其相对于主体混凝土结构的位置来表示。因此，提取主体结构的关键点以确定多边形所需的点是非常有必要的。要点如图1所示。分为外圈和内圈两种。
Datas.cs类将外环和内环关键点分别存储在二维和三维数组中，因此可以在加固建模过程中随时调用它们。
外圈横向钢筋建模从侧壁外侧横向钢筋图可以看出，侧壁外侧角部的钢筋到结构边缘的垂直距离就是两者之间的距离。钢筋之间的间距，外侧钢筋为b，内侧钢筋等距。
因此，确定外环桥梁钢筋分布格局的关键在于以下两点。
查找角部钢筋的空间位置或值。
如果知道角部钢筋的位置和钢筋之间的间距，则求间隙数2n 和外侧钢筋的间距值b。
角点钢筋位置图7为桥梁沿线钢筋拐角位置示意图。钢筋的直径和保护层的厚度由框架的倾斜角度确定。当钢筋沿着桥梁时框架的倾斜方向。在计算桥梁方向的尺寸时，必须考虑坡度造成的变化。
桥梁拐角处钢筋方向
基于水平和垂直距离相等的原则，可以推导出以下两个公式来确定角点处点肋的空间位置，即a1和a2的值：
水平的：
R+(d2/2+d1+c1)/cos=a1+2/2*(R+d1/2+d2/2)/cos
垂直的：
R+d2/2+d1+c2=a2+2/2*(R+d1/2+d2/2)
通过求解以上两个方程，即可确定角部钢筋的位置a1和a2的值。
角点内部钢筋分布参数确定如果角点处水平钢筋之间的垂直距离为L，并且水平钢筋位于L/2处，则端部两根钢筋之间的距离c就是钢筋的直径。对于L和间距值已知的情况，可以通过下图所示的过程确定该范围内的标准间距间距数n和边缘间距值c。
角点内钢筋分布参数的确定过程
对L/2/space 进行舍入即可得到k 值。这是L 范围每半个空间间隔的数量。 L范围内两根最外侧钢筋之间的间距为L/2-k*间距。如果这个间距大于钢筋直径，则n=k，否则n=k-1，最后找到最外钢筋间距的正确值。
横向钢筋建模确定角点钢筋的位置和角点内部钢筋的分布参数后，根据几何关系即可计算出代表钢筋两端位置的点。它的结构由外环和内环表示，如图1所示。关键点通过几何运算表示，位于跨桥结构的边缘。跨桥钢杆端部有一个保护层厚度c，因此为了体现c值的影响，将如下图所示，假设钢杆的位置不不改变。端点应使用偏移值dX=c,dY=c*tan() 缩进。
通过上述方式获得的Geometry3d命名空间中属于Points类的点可以生成Single Rebar类的Polygon属性值和Rebar Group类的Polygons属性值并调用rebar建模。所有外环横向钢筋的建模现已完成。
内圈横向钢筋建模墙只有一个线性变化的部分。由于牛腿的存在，顶板和底板各自在其内圆内具有三个线性变化的部分，形成多边形。为钢筋组指定属性值，调用钢筋建模基类生成钢筋组。
在本章中，我们将仅分析屋顶下边缘横向钢筋的更复杂和通用的建模方法。
三孔框架结构的中跨左半部分有两个线性变化的部分，一个倾斜的，一个水平的。在倾斜截面中，代表最外侧两根横向钢筋位置的点分别为PT_1和PT_2。 在水平截面内，代表两个最外侧横向钢筋位置的点是PT_2。分别为PT_3 和PT_4。
三孔框架结构中跨屋盖下端水平钢筋要点
如果您可以在屋顶下边缘或底板上边缘找到代表每个线性变化截面的水平钢筋位置的两个点，则可以找到钢筋组（RebarGroup）的Polygons属性值） 班级。这样就完成了每个横截面水平钢筋的建模。
总之，要完成屋顶下边缘或楼板上边缘横向钢筋的建模，需要执行以下步骤：
顶板、底板内环桥加固建模流程
事实证明，在每个线性变化部分的末端找到两根钢筋的总共四个端点是横向钢筋建模过程的关键。
线性段落划分此框架设计程序适用于1 跨、2 跨和3 跨情况。因此，直段落的划分也区分了这三种情况。
框架屋顶下缘直线段划分
由于必须生成横向钢筋的关键点，因此桥梁沿线的中心位置不能位于线性段的范围内，而只能位于其端点处。要存储所有线性段落，请创建数组类型Geometrical3d.Point 的二维数组。二维数组的第二个维度的大小为2，表示每个线性段落的两个端点。第一维度的大小根据不同的帧格式而变化。单孔框架的第一尺寸为4，两孔框架的第一尺寸为6，三孔框架的第一尺寸为10。
求解段落横向钢筋分布参数的函数SpacParam对于任何段落，其结构线都有一个远离中心线的端点和一个靠近中心线的端点。这两个端点的y坐标值分别是Y1和Y2。
为了获得任意断面横向钢筋的分布参数，以中跨中腋断面为例，建立了函数SpecParam。该函数的功能是使用前面提到的坐标值。使用Y1、Y2 和横向钢筋的水平间距dY 作为输入参数。输出参数为距本段中心线最远端点、端跨钢筋到最近结构线端点的水平距离dY1、点距钢筋间距dY的数量。在本段的范围内。下面是该函数在C# 语言中的函数签名。
publicvoidSpacParam(doubleY1,doubleY2,doubleY,outdoubledY1,outdoubleNum)
该功能的实现流程如下：
求从远端点到中心线的间隙数。
Number_Far=Math.Floor(Y1/dY)
求从最近端点到中心线的间隙数。
Number_Near=Math.Floor(Y2/dY)
这样就可以计算出该段内的筋间距点的数量。
Num=远数-近数-1
接下来，找到水平距离dY1:
dY1=Y1-Number_Far*dY
求解段落范围横向钢筋构造点线性段落分割会生成一个二维数组，用于存储每个线性段落的端点。函数SpacParam可以通过每个线性段端点的y坐标值生成一定范围内的横向钢筋的分布参数。
接下来，以中跨中跨轴段为例创建函数GeParam。该函数的作用是使用上面提到的二维数组中这些段落的端点作为输入元素来生成如下点：描述本段内横向钢筋的分布模式。该数组包含图9 中的点PT1 和PT2。这些点可用于生成钢筋组的多边形属性值。
该功能的实现流程如下：
使用SpecParam 函数查找段落内的dY1 和Num。
提取线性段落的远端点PT_far和近端点PT_near，并根据它们的y和z坐标值计算线性段落与Y轴的水平角度。
Angle_R=Math.Atan((PT_far.Z-PT_near.Z)/Math.Abs((PT_far.Y-PT_near.Y)))
求PT1和PT2的Y坐标值
PT1=PT_Far.Y-dY1的y坐标值
PT2的y坐标值=PT_Far.Y-dY1-Num*dY
考虑保护层厚度，将点PT1和PT2向+z方向移动，最终得到能够描述横向钢筋分布规律的点阵。数组是4。
生成横向钢筋使用生成的四个点组成钢筋组的Polygons属性值，调用钢筋建模基类生成段落范围内的横向钢筋组。对建立的二维数组的第一维进行循环操作，建立屋顶底边横向钢筋所有截面的模型。底板顶部边缘横向钢筋的建模方法与屋顶底部边缘的建模方法类似，只是需要移动点PT1 和PT2 以考虑保护层的厚度。 -z方向。
程序执行过程3D建模程序读取FUBS输出的文本文件，以个性化的方式确定结构尺寸，然后打开用户交互界面。该交互式窗口允许用户手动修改最初由FUBS 计算的钢筋配置结果。横向钢筋参数设置包括设置横向双钢筋区域的钢筋直径、钢筋间距和长度。
增援信息变更接口
与大多数框架桥设计一样，此程序仅适用于整个桥梁使用统一的侧向钢筋直径和间距的情况。
桥顶和侧墙相交处的桥梁和箍筋模型
基于Tekla 二次开发的框架桥设计工具可与框架桥分析和计算程序以及快速BIM 建模和绘图创建无缝连接。本文提供了横向钢筋建模流程的整体研发思路。该计划中的大量研究被认为对于逐步改进桥梁信息模型的开发具有指导意义。
文章来源：铁路BIM联盟
