CN107679322B - 一种交通隧洞断面及轴线设置方法 - Google Patents

一种交通隧洞断面及轴线设置方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种交通隧洞断面及轴线设置方法，包含如下步骤：①初始化：根据设计规范及方案要求，提出初始设计方案，并基于初始设计方案构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型；②模拟通行；③碰撞检测；④优化调整；⑤获取方案。本发明通过仿真模拟以及动态碰撞检测，可以准确地验证交通隧洞设计方案的“可通行性”，同时能够规划一条更为合理的隧洞轴线，并基于优化后的交通隧洞轴线，给出满足该条件的隧洞最小断面尺寸设计方案，可以在保证交通隧洞安全通行前提下，有效地减少隧洞施工工程量(缩短长度、减小断面)，加快施工工期，显著地缩减隧洞修建成本。

Description

一种交通隧洞断面及轴线设置方法
技术领域
本发明涉及一种交通隧洞断面及轴线设置方法。
背景技术
随着我国西南地区交通运输以及水利水电建设的高速发展，位于高山峡谷的交通、水电工程越来越多。由于西南地区特殊的地质地貌条件，导致工程中需要修建较多交通隧洞满足运输需求。一般情况下交通隧洞的建设费用在交通工程项目总投资费用中占比较大，因此优化施工交通设计，尤其是优化交通隧洞设计，可以为节约工程投资带来显著效益。
目前，隧洞轴线规划、隧洞断面尺寸设计是交通隧洞设计的重要内容。隧洞轴线规划主要依据于实际运输要求、隧洞进出口地形条件、隧址区工程地质条件、线性技术指标等，其中隧洞轴线转弯半径的选取参照《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)所规定的圆曲线最小半径，由设计人员根据工程经验人为选取轴线的转弯半径；隧洞断面尺寸确定，参照《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)，根据隧洞功能需求，在满足规范标准规定的建筑限界要求，照明、通讯、装饰等其他设施需要的空间需求以及围岩级别、结构受力特点、施工便捷性的前提下，根据工程经验人为选取隧洞断面尺寸。
通过以上方法所设计的交通隧洞设计方案，其设计方案的可行性通常是由设计人员依据工程经验进行简单判断，设计人员在缺乏有效仿真工具验证时，倾向于采用较大的隧洞设计断面、较大的轴线转弯半径，以保证安全通行，故设计方案存在较大优化空间。
此外，利用现有公路或铁路隧洞进行超常规件运输时，需要对隧洞的通行能力进行预判，目前尚缺乏有效方法确定隧洞运输超常规件的“可通过性”。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种交通隧洞断面及轴线设置方法，该交通隧洞断面及轴线设置方法通过仿真模拟以及动态碰撞检测，可以准确地验证交通隧洞设计方案的“可通行性”，同时能够规划一条更为合理的隧洞轴线，并基于优化后的交通隧洞轴线，给出满足该条件的隧洞最小断面尺寸设计方案。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种交通隧洞断面及轴线设置方法，包含如下步骤：
①初始化：根据设计规范及方案要求，提出初始设计方案，并基于初始设计方案构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型；
②模拟通行：对通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型添加固定约束，并对通行车模型添加行进路线约束以确保通行车模型沿隧洞模型中的路面行进，添加约束后模拟通行车模型沿隧洞路线行进；
③碰撞检测：对通行车模型沿隧洞路线行进模拟过程中的碰撞进行检测,如未检测到碰撞，则对隧洞模型的断面尺寸进行优化后，返回至步骤②；
④优化调整：根据检测到碰撞的情况，判断能否在满足设计规范及方案要求的前提下优化隧洞轴线，如能优化则返回至步骤①中重新构建交通隧洞三维模型；
⑤获取方案：获取上述步骤反复迭代直至无法进一步优化隧洞轴线的方案，作为最优方案。
所述设计规范包括《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)。
所述构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型是在CATIA或DELMIA中完成。
所述步骤②模拟通行是在DELMIA中完成。
所述车辆三维模型的约束包括车辆上主车与拖车之间的旋转约束。
所述方案要求包括运输要求、隧址区工程地质条件、线性技术指标。
所述优化隧洞轴线，是指缩以减隧洞长度为目的而调整隧洞转弯半径。
所述对隧洞包络体模型的断面尺寸进行优化，是指缩小隧洞包络体模型的断面尺寸值。
本发明的有益效果在于：通过仿真模拟以及动态碰撞检测，可以准确地验证交通隧洞设计方案的“可通行性”，同时能够规划一条更为合理的隧洞轴线，并基于优化后的交通隧洞轴线，给出满足该条件的隧洞最小断面尺寸设计方案，可以在保证交通隧洞安全通行前提下，有效地减少隧洞施工工程量(缩短长度、减小断面)，加快施工工期，显著地缩减隧洞修建成本。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种交通隧洞断面及轴线设置方法：
(1)参照《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)，规划交通隧洞轴线以及确定隧洞断面尺寸，提出交通隧洞初始设计方案；
(2)根据初始设计方案在CATIA或DELMIA三维数字环境中构建通行车三维模型；
其中，通行车模型采用初始设计方案中所考虑的最不利工况下对应的通行车模型，即初始设计方案中所规定设计车辆最大外形尺寸；若隧洞有重大件运输要求时，通行车模型应为装载整体大型物件后实际外形尺寸的三维模型。
(3)根据初始设计方案在CATIA或DELMIA三维数字环境中构建交通隧洞三维模型；
(4)将隧洞模型和通行车模型载入到DELMIA中，在运动机构工作台下，对隧洞模型添加固定约束，使其保持固定不动，并将隧洞模型与通行车模型添加相合约束，使通行车模型置于隧洞入口处。若不考虑重大件运输工况下，对通行车模型前后轮添加行进路线约束，以保证通行车沿着隧洞路面行进；若为重大件运输工况下，则需要在添加通行车模型前后轮行进路线约束外，仍需添加主车与拖车之间的旋转机制，以使其符合通行车重大件运输实际行进状态。添加约束后，进行通行车行进模拟。
(5)模拟完成后，通过DELMIA运动机构工作台下的相关功能，提取通行车模型行进过程扫略包络体三维模型；
(6)依据通行车扫略路径包络体三维模型和交通隧洞模型进行碰撞检测；
(7)若存在碰撞，重新规划隧洞轴线，重复进行上述步骤3～6，再次验证；若不存在碰撞，则优化交通隧洞断面尺寸设计方案，并重复进行上述步骤3、6；
其中，碰撞检测结果为碰撞时，说明该路径下通行车无法正常通过，设计方案不可行，需重新规划隧洞轴线(参照相关规范标准，在满足圆曲线最小半径要求下，适当调整轴线转弯半径)；依据重新规划的隧洞轴线，参照前一方案的隧洞断面尺寸设计，重新建立交通隧洞三维模型；并依次重新进行通行车通行模拟，通行车扫略包络体三维模型生成，以及对应的碰撞检测(重复步骤3～6)。若碰撞检测结果为无碰撞时，说明该路径下通行车能够正常通过，设计方案可行；参照《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)，适当调整原有隧洞断面尺寸设计方案，重新验证方案可行性(重复步骤3、6)。
(8)通过上述步骤流程反复迭代、优化、复核，直至迭代出最优洞线及断面，即为最优交通隧洞设计方案。
本发明适用于单车道或双向单车道通行需求下的交通隧洞断面尺寸及轴线确定。

Claims (5)

1.一种交通隧洞断面及轴线设置方法，其特征在于：包含如下步骤：
①初始化：根据设计规范及方案要求， 提出初始设计方案，并基于初始设计方案构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型；
②模拟通行：对通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型添加固定约束，并对通行车模型添加行进路线约束以确保通行车模型沿隧洞模型中的路面行进，添加约束后模拟通行车模型沿隧洞路线行进；
③碰撞检测：对通行车模型沿隧洞路线行进模拟过程中的碰撞进行检测，如未检测到碰撞，则对隧洞三维模型的断面尺寸进行优化后，返回至步骤②；
④优化调整：根据检测到碰撞的情况，判断能否在满足设计规范及方案要求的前提下优化隧洞轴线；其中，碰撞检测结果为碰撞时，说明该路径下通行车无法正常通过，设计方案不可行，需重新规划隧洞轴线，依据重新规划的隧洞轴线，参照前一方案的隧洞断面尺寸设计，重新建立交通隧洞三维模型，并依次重新进行通行车通行模拟，通行车扫略包络体三维模型生成，以及对应的碰撞检测；若碰撞检测结果为无碰撞时，说明该路径下通行车能够正常通过，设计方案可行，调整原有隧洞断面尺寸设计方案，重新验证方案可行性；
⑤获取方案：获取上述步骤反复迭代直至无法进一步优化隧洞轴线的方案，作为最优方案；
所述车辆三维模型的约束包括车辆上主车与拖车之间的旋转约束；
所述优化隧洞轴线，是指以缩减隧洞长度为目的而调整隧洞转弯半径；
所述对隧洞三维模型的断面尺寸进行优化，是指缩小隧洞模型的断面尺寸值。
2.如权利要求1所述的交通隧洞断面及轴线设置方法，其特征在于：所述设计规范包括《公路隧道交通工程设计规范》(JTGD70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/TD70-2010)。
3.如权利要求1所述的交通隧洞断面及轴线设置方法，其特征在于：所述构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型是在CATIA或DELMIA中完成。
4.如权利要求1所述的交通隧洞断面及轴线设置方法，其特征在于：所述步骤②模拟通行是在DELMIA中完成。
5.如权利要求1所述的交通隧洞断面及轴线设置方法，其特征在于：所述方案要求包括运输要求、隧址区工程地质条件、线性技术指标。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104574476A (zh) * 2015-01-21 2015-04-29 中国十七冶集团有限公司 一种基于bim模型的地下室净空检测方法
CN105138757A (zh) * 2015-08-17 2015-12-09 上海电力设计院有限公司 基于Autodesk Revit的电力电缆工程可视化模型的建立方法
KR101650480B1 (ko) * 2015-07-27 2016-09-05 한국건설기술연구원 터널 설계 데이터와 굴진면 xml 데이터를 기반한 터널 bim 시뮬레이션 시스템 및 방법
CN106897813A (zh) * 2017-01-13 2017-06-27 同济大学 一种基于bim和ai的大型盾构隧道智能化管理系统
CN106930193A (zh) * 2017-04-27 2017-07-07 中铁六局集团有限公司 应用bim技术的dj180架桥机隧道口架梁模拟施工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104574476A (zh) * 2015-01-21 2015-04-29 中国十七冶集团有限公司 一种基于bim模型的地下室净空检测方法
KR101650480B1 (ko) * 2015-07-27 2016-09-05 한국건설기술연구원 터널 설계 데이터와 굴진면 xml 데이터를 기반한 터널 bim 시뮬레이션 시스템 및 방법
CN105138757A (zh) * 2015-08-17 2015-12-09 上海电力设计院有限公司 基于Autodesk Revit的电力电缆工程可视化模型的建立方法
CN106897813A (zh) * 2017-01-13 2017-06-27 同济大学 一种基于bim和ai的大型盾构隧道智能化管理系统
CN106930193A (zh) * 2017-04-27 2017-07-07 中铁六局集团有限公司 应用bim技术的dj180架桥机隧道口架梁模拟施工方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIM技术在铁路隧道设计中的应用;王志杰 等;《施工技术》;20150930;第44卷(第18期);第59-63页 *

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