CN110990930A - 一种隧道bim快速建模方法 - Google Patents

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CN110990930A CN201911244855.8A CN201911244855A CN110990930A CN 110990930 A CN110990930 A CN 110990930A CN 201911244855 A CN201911244855 A CN 201911244855A CN 110990930 A CN110990930 A CN 110990930A
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董晓龙
徐宏
张宏智
王江卡
杨永强
田黎明
王勇
刘永强
万凯
葛昭
李崎
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Urban Rail Transit Engineering Co Ltd of China Railway First Engineering Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种隧道BIM快速建模方法，包括以下步骤：一、绘制隧道平面图和隧道纵断面图；二、获取设计隧道中心线；三、设计隧道中心线上标记标签；四、获取校正隧道中心线上各个标签的坐标；五、创建盾构管片块；六、盾构管片的拼接,完成隧道建模。本发明方法步骤简单，设计新颖合理，将设计隧道中心线上各个标签的坐标进行校正，从而有效地适应弯道上超高和超距的存在，并在隧道中心线曲线段进行盾构管片环拼接时进行管片块的校正，有效地适应隧道的真实情况，提高了隧道模型精度，且效率高。

Description

一种隧道BIM快速建模方法
技术领域
本发明属于隧道BIM建模技术领域，具体涉及一种隧道BIM快速建模方法。
背景技术
目前隧道建模通常借鉴3DMAX等三维软件建模一环一环进行手动排版，不会考虑管片校正量等相关参数，且不能可视化显示，很难观的感受到差异，另外，且建模效率低，精度不高。随着BIM技术的发展，将BIM技术应用到隧道中，指导施工，减少设计调整，提高施工效率，并且做到可视化运维，保证工程安全，应用BIM技术对隧道的建模是非常重要的。然而，目前利用BIM技术进行隧道建模还存在一些问题：
第一，实际隧道施工在弯道上时由于存在超高和超距，会使实际的隧道中心线和设计的隧道中心线不完全重合，而目前仅利用BIM技术获取设计隧道中心线而建模；
第二，在隧道中心线曲线段进行盾构管片环拼接时，不能有效地适应隧道的真实情况，隧道模型精度低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道BIM快速建模方法，其方法步骤简单，设计新颖合理，将设计隧道中心线上各个标签的坐标进行校正，从而有效地适应弯道上超高和超距的存在，并在隧道中心线曲线段进行盾构管片环拼接时进行管片块的校正，有效地适应隧道的真实情况，提高了隧道模型精度，且效率高。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种隧道BIM快速建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、绘制隧道平面图和隧道纵断面图：
采用计算机在CAD软件中绘制隧道平面图和隧道纵断面图，并绘制盾构管片图；
步骤二、获取设计隧道中心线：
采用计算机将绘制的隧道平面图和隧道纵断面图导入Civil 3D软件中，采用计算机通过Civil 3D软件中“从对象创建路线”工具，得到设计隧道中心线；
步骤三、设计隧道中心线上标记标签：
步骤301、采用计算机通过Civil 3D软件中“创建道路”工具，在设计隧道中心线上标记标签；其中，标签的数量为多个，相邻两个标签的间距为盾构管片的环宽；
步骤40、采用计算机将标记标签的设计隧道中心线导入CAD软件中；
步骤四、获取校正隧道中心线上各个标签的坐标：
采用计算机将设计隧道中心线沿施工前进方向划分为多个隧道中心线段，任一个隧道中心线段的标签坐标获取及校正方法均相同，其中，对第i个隧道中心线段的标签坐标获取及校正，具体过程如下：
步骤401、第i个隧道中心线段包括依次连接的第i个前直线段、第i个前曲线过渡段、第i个圆弧段、第i个后曲线过渡段和第i个后直线段；其中，i为正整数；
步骤402、采用计算机在CAD软件中获取第i个前直线段上多个标签的坐标；其中，多个标签按照由靠近第i个前曲线过渡段至远离第i个前曲线过渡段依次标记，第i前直线段上第j个标签的坐标包括第j个标签的X坐标
Figure BDA0002307241730000022
和第j个标签的Y坐标
Figure BDA0002307241730000021
j为正整数；
步骤403、采用计算机将第i个前直线段的延长线与第i个后直线段的延长线的交点记作交点JD，采用计算机将第i个前直线段和第i个前曲线过渡段的交点记作交点ZH，第i个前曲线过渡段和第i个圆弧段的交点记作交点HY，第i个圆弧段的中点记作QZ，第i个圆弧段和第i个后曲线过渡段的交点记作交点YH，第i个后曲线过渡段和第i个后直线段的交点记作交点HZ；
步骤404、采用计算机在CAD软件中获取交点JD的X坐标记作XJD,交点JD的Y坐标记作YJD以及交点HZ的X坐标XHZ和交点HZ的Y坐标YHZ；
采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000031
得到交点ZH的X坐标XZH和交点ZH的Y坐标YZH；其中，T1表示交点ZH与交点JD之间的切线长度，αi表示交点HZ与交点JD之间的切线与交点ZH与交点JD之间的切线的夹角；
采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000032
得到外矢距E0；其中，li,0表示第i个前曲线过渡段的弧长，Ri表示第i个圆弧段所在圆的半径；并采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000033
得到第i个前曲线过渡段上任意一个标签点iq的X坐标Xiq和Y坐标Yiq；其中，liq表示任意一个标签点iq距离交点ZH的弧长；
然后，采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000034
得到第i个圆弧段上任意一个标签点iy的X坐标Xiy和Y坐标Yiy；其中，Co,HY表示第i个圆弧段所在圆的圆心到交点HY的方位角，liy表示第i个圆弧段上任意一个标签点iy距离交点HY的弧长；Xi,0表示第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标，Yi,0表示第i个圆弧段所在圆的圆心的Y坐标；e表示校正隧道中心线的圆弧段与设计隧道中心线的圆弧段的设计偏移量；
采用计算机并根据公式
Figure BDA0002307241730000041
得到第i个后曲线过渡段上任意一个标签点ih的X坐标Xih和Y坐标Yih；其中，lih表示任意一个标签点ih距离交点HZ的弧长，li,h,0表示第i个后曲线过渡段的弧长；
步骤405、按照步骤402所述的方法，得到第i个后直线段多个标签的坐标；
步骤406、多次重复步骤401至步骤405，完成多个隧道中心线段上各个标签的坐标的获取及校正，得到校正隧道中心线上各个标签的坐标；
步骤五、创建盾构管片块：
步骤501、采用计算机在CAD软件获取盾构管片图的环宽并记作L；
步骤502、采用计算机通过Revit软件创建盾构管片块；其中，盾构管片块包括A1标准块、A2标准块、A3标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块、左转弯块C1和右转弯块C2，A1标准块、A2标准块、A3标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块的环宽均为L；
步骤六、盾构管片的拼接：
步骤601、采用计算机将校正隧道中心线上各个标签的坐标导入Revit软件，得到校正隧道中心线，且校正隧道中心线沿施工前进方向划分为多个校正隧道中心线段，其中，第i个校正隧道中心线段包括依次连接的第i个前直线段、第i个校正前曲线过渡段、第i个校正圆弧段、第i个校正后曲线过渡段和第i个后直线段；其中，i为正整数；第i个校正前曲线过渡段、第i个校正圆弧段和第i个校正后曲线过渡段称作第i个校正曲线段；
步骤602、采用计算机通过Revit软件拾取第i前直线段上各个标签的坐标，分别以各个标签的坐标为圆心拼接普通盾构管片环；其中，普通盾构管片环由一个K封顶块、B1邻接块、B2邻接块、A1标准块、A2标准块和A3标准块拼接；
步骤603、采用计算机通过Revit软件在第i个校正曲线段各个标签点进行盾构管片环拼接的过程具体如下：
步骤6031、在第i个校正曲线段上任意一个标签点处，安装A1标准块为第一个盾构管片，则第一个盾构管片块沿长度方向的一个侧面的中心与自适应点1位于同一水平直线上，第一个盾构管片块沿长度方向的另一个侧面的中心与自适应点2位于同一水平直线上，完成A1标准块的安装；
步骤6032、当第i个校正曲线段过渡段为左弯曲时，采用计算机通过Revit软件在第一个盾构管片块处依次拼接A2标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块和左转弯块C1；
当第i个校正曲线段为右弯曲时，采用计算机通过Revit软件在第一个盾构管片块处依次拼接A2标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块和右转弯块C2，完成一环盾构管片的拼接；
步骤6033、按照步骤6031和步骤6032，完成下一环盾构管片的拼接；
步骤6034、采用计算机通过Revit软件判断一环盾构管片和下一环盾构管片之间的拼接处是否存在缝隙，当一环盾构管片和下一环盾构管片之间的拼接存在缝隙，执行步骤6035和步骤6036；否则，执行步骤6036、
步骤6035、采用计算机通过Revit软件将下一环盾构管片靠近一环盾构管片的侧面上的自适应点与一环盾构管片靠近下一环盾构管片的侧面上的自适应点重合，从而得到下一环盾构管片中各个校正管片块；
步骤6036、按照步骤6031和步骤6032，执行下下一环盾构管片的拼接；
步骤6037、多次重复步骤6031至步骤6036，直至完成第i个校正曲线段上各个标签点的盾构管片环拼接；
步骤604、采用计算机通过Revit软件拾取第i后直线段上各个标签的坐标，分别以各个标签的坐标为圆心拼接普通盾构管片环；其中，普通盾构管片环由一个K封顶块、B1邻接块、B2邻接块、A1标准块、A2标准块和A3标准块拼接；
步骤605、多次重复步骤602至步骤604，得到校正隧道中心线上盾构管片的拼接,完成隧道建模。
上述的一种隧道BIM快速建模方法，其特征在于：步骤405中第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0的获取具体过程如下：
当第i个前曲线过渡段和第i个后曲线过渡段对称时：采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000061
得到交点JD到第i个圆弧段所在圆的圆心的间距Si；采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000062
得到第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0；其中，A表示交点ZH的切线方位角，αi表示交点ZH的切线的延长线与交点HZ的切线的夹角；
当第i个前曲线过渡段和第i个后曲线过渡段不对称时：采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000063
得到第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0；其中，XHY表示交点HY的X坐标，YHY表示交点HY的Y坐标，A表示交点ZH的切线方位角，β0表示交点HY的切线与交点ZH的切线的夹角。
上述的一种隧道BIM快速建模方法，其特征在于：在步骤603采用计算机通过Revit软件在第i个校正曲线段上各个标签点进行盾构管片环拼接之前还需要进行如下过程：
步骤A、采用计算机根据公式Lq,i＝Lq1+Lq2+Lq3，得到第i个校正曲线段的总长度；其中，Lq1表示第i个校正前曲线过渡段的弧长，Lq2表示第i个校正圆弧段的弧长，Lq3表示第i个校正后曲线过渡段的弧长；
步骤B、采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000064
得到第i个校正曲线段上安装盾构管片环的总数量Nq,i；采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000065
得到第i个校正曲线段相邻两个盾构管片环下一个盾构管片环相对上一个盾构管片环的偏移角βq,i。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在设计隧道中心线上标记标签，设计隧道中心线直线段上各个标签的坐标通过CAD软件直接获取，前曲线过渡段、圆弧段和后曲线过渡段上各个标签的坐标通过校正，得到前曲线过渡段、圆弧段和后曲线过渡段上各个标签校正后的坐标，是为了有效地适应弯道上超高和超距的存在，一方面可节省曲线隧道开挖断面尺寸，降低地铁建造成本；另外一方面提高了列车在曲线段行驶的平稳性。
2、本发明在前曲线过渡段、圆弧段和后曲线过渡段的曲线段上进行盾构管片的拼接时，一方面要考虑曲线段每个盾构管片环的偏移角，以提高隧道曲线段的缓缓过渡；另一方面考虑相邻两环盾构管片之间的拼接存在缝隙时，将下一环盾构管片靠近一环盾构管片的侧面上的自适应点与一环盾构管片靠近下一环盾构管片的侧面上的自适应点重合，从而得到下一环盾构管片中各个校正管片块，有效地适应隧道的真实情况。
3、本发明方法步骤简单，先绘制隧道平面图和隧道纵断面图，将绘制的隧道平面图和隧道纵断面图导入Civil 3D软件中得到设计隧道中心线；然后在设计隧道中心线上标记标签，接着获取校正隧道中心线上各个标签的坐标，之后，创建盾构管片块，最后根据校正隧道中心线上各个标签的坐标进行盾构管片的拼接，有效地适应弯道上超高和超距的存在，并在隧道中心线曲线段进行盾构管片环拼接时进行管片块的校正，有效地适应隧道的真实情况，提高了隧道模型精度，且效率高。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计新颖合理，将设计隧道中心线上各个标签的坐标进行校正，从而有效地适应弯道上超高和超距的存在，并在隧道中心线曲线段进行盾构管片环拼接时进行管片块的校正，有效地适应隧道的真实情况，提高了隧道模型精度，且效率高。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程框图。
具体实施方式
如图1所示的一种隧道BIM快速建模方法，包括以下步骤：
步骤一、绘制隧道平面图和隧道纵断面图：
采用计算机在CAD软件中绘制隧道平面图和隧道纵断面图，并绘制盾构管片图；
步骤二、获取设计隧道中心线：
采用计算机将绘制的隧道平面图和隧道纵断面图导入Civil 3D软件中，采用计算机通过Civil 3D软件中“从对象创建路线”工具，得到设计隧道中心线；
步骤三、设计隧道中心线上标记标签：
步骤301、采用计算机通过Civil 3D软件中“创建道路”工具，在设计隧道中心线上标记标签；其中，标签的数量为多个，相邻两个标签的间距为盾构管片的环宽；
步骤40、采用计算机将标记标签的设计隧道中心线导入CAD软件中；
步骤四、获取校正隧道中心线上各个标签的坐标：
采用计算机将设计隧道中心线沿施工前进方向划分为多个隧道中心线段，任一个隧道中心线段的标签坐标获取及校正方法均相同，其中，对第i个隧道中心线段的标签坐标获取及校正，具体过程如下：
步骤401、第i个隧道中心线段包括依次连接的第i个前直线段、第i个前曲线过渡段、第i个圆弧段、第i个后曲线过渡段和第i个后直线段；其中，i为正整数；
步骤402、采用计算机在CAD软件中获取第i个前直线段上多个标签的坐标；其中，多个标签按照由靠近第i个前曲线过渡段至远离第i个前曲线过渡段依次标记，第i前直线段上第j个标签的坐标包括第j个标签的X坐标
Figure BDA0002307241730000095
和第j个标签的Y坐标
Figure BDA0002307241730000096
j为正整数；
步骤403、采用计算机将第i个前直线段的延长线与第i个后直线段的延长线的交点记作交点JD，采用计算机将第i个前直线段和第i个前曲线过渡段的交点记作交点ZH，第i个前曲线过渡段和第i个圆弧段的交点记作交点HY，第i个圆弧段的中点记作QZ，第i个圆弧段和第i个后曲线过渡段的交点记作交点YH，第i个后曲线过渡段和第i个后直线段的交点记作交点HZ；
步骤404、采用计算机在CAD软件中获取交点JD的X坐标记作XJD,交点JD的Y坐标记作YJD以及交点HZ的X坐标XHZ和交点HZ的Y坐标YHZ；
采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000091
得到交点ZH的X坐标XZH和交点ZH的Y坐标YZH；其中，T1表示交点ZH与交点JD之间的切线长度，αi表示交点HZ与交点JD之间的切线与交点ZH与交点JD之间的切线的夹角；
采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000092
得到外矢距E0；其中，li,0表示第i个前曲线过渡段的弧长，Ri表示第i个圆弧段所在圆的半径；并采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000093
得到第i个前曲线过渡段上任意一个标签点iq的X坐标Xiq和Y坐标Yiq；其中，liq表示任意一个标签点iq距离交点ZH的弧长；
然后，采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000094
得到第i个圆弧段上任意一个标签点iy的X坐标Xiy和Y坐标Yiy；其中，Co,HY表示第i个圆弧段所在圆的圆心到交点HY的方位角，liy表示第i个圆弧段上任意一个标签点iy距离交点HY的弧长；Xi,0表示第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标，Yi,0表示第i个圆弧段所在圆的圆心的Y坐标；e表示校正隧道中心线的圆弧段与设计隧道中心线的圆弧段的设计偏移量；
采用计算机并根据公式
Figure BDA0002307241730000101
得到第i个后曲线过渡段上任意一个标签点ih的X坐标Xih和Y坐标Yih；其中，lih表示任意一个标签点ih距离交点HZ的弧长，li,h,0表示第i个后曲线过渡段的弧长；
步骤405、按照步骤402所述的方法，得到第i个后直线段多个标签的坐标；
步骤406、多次重复步骤401至步骤405，完成多个隧道中心线段上各个标签的坐标的获取及校正，得到校正隧道中心线上各个标签的坐标；
步骤五、创建盾构管片块：
步骤501、采用计算机在CAD软件获取盾构管片图的环宽并记作L；
步骤502、采用计算机通过Revit软件创建盾构管片块；其中，盾构管片块包括A1标准块、A2标准块、A3标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块、左转弯块C1和右转弯块C2，A1标准块、A2标准块、A3标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块的环宽均为L；
步骤六、盾构管片的拼接：
步骤601、采用计算机将校正隧道中心线上各个标签的坐标导入Revit软件，得到校正隧道中心线，且校正隧道中心线沿施工前进方向划分为多个校正隧道中心线段，其中，第i个校正隧道中心线段包括依次连接的第i个前直线段、第i个校正前曲线过渡段、第i个校正圆弧段、第i个校正后曲线过渡段和第i个后直线段；其中，i为正整数；第i个校正前曲线过渡段、第i个校正圆弧段和第i个校正后曲线过渡段称作第i个校正曲线段；
步骤602、采用计算机通过Revit软件拾取第i前直线段上各个标签的坐标，分别以各个标签的坐标为圆心拼接普通盾构管片环；其中，普通盾构管片环由一个K封顶块、B1邻接块、B2邻接块、A1标准块、A2标准块和A3标准块拼接；
步骤603、采用计算机通过Revit软件在第i个校正曲线段各个标签点进行盾构管片环拼接的过程具体如下：
步骤6031、在第i个校正曲线段上任意一个标签点处，安装A1标准块为第一个盾构管片，则第一个盾构管片块沿长度方向的一个侧面的中心与自适应点1位于同一水平直线上，第一个盾构管片块沿长度方向的另一个侧面的中心与自适应点2位于同一水平直线上，完成A1标准块的安装；
步骤6032、当第i个校正曲线段过渡段为左弯曲时，采用计算机通过Revit软件在第一个盾构管片块处依次拼接A2标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块和左转弯块C1；
当第i个校正曲线段为右弯曲时，采用计算机通过Revit软件在第一个盾构管片块处依次拼接A2标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块和右转弯块C2，完成一环盾构管片的拼接；
步骤6033、按照步骤6031和步骤6032，完成下一环盾构管片的拼接；
步骤6034、采用计算机通过Revit软件判断一环盾构管片和下一环盾构管片之间的拼接处是否存在缝隙，当一环盾构管片和下一环盾构管片之间的拼接存在缝隙，执行步骤6035和步骤6036；否则，执行步骤6036、
步骤6035、采用计算机通过Revit软件将下一环盾构管片靠近一环盾构管片的侧面上的自适应点与一环盾构管片靠近下一环盾构管片的侧面上的自适应点重合，从而得到下一环盾构管片中各个校正管片块；
步骤6036、按照步骤6031和步骤6032，执行下下一环盾构管片的拼接；
步骤6037、多次重复步骤6031至步骤6036，直至完成第i个校正曲线段上各个标签点的盾构管片环拼接；
步骤604、采用计算机通过Revi t软件拾取第i后直线段上各个标签的坐标，分别以各个标签的坐标为圆心拼接普通盾构管片环；其中，普通盾构管片环由一个K封顶块、B1邻接块、B2邻接块、A1标准块、A2标准块和A3标准块拼接；
步骤605、多次重复步骤602至步骤604，得到校正隧道中心线上盾构管片的拼接,完成隧道建模。
本实施例中，需要说明的是，交点HY的X坐标和交点HY的Y坐标可通过
Figure BDA0002307241730000121
本实施例中，需要说明的是，交点HZ与交点JD之间的切线与交点ZH与交点JD之间的切线的夹角αi为交点HZ与交点JD之间的切线与交点ZH与交点JD之间的切线的夹角的外角。
本实施例中，步骤405中第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0的获取具体过程如下：
当第i个前曲线过渡段和第i个后曲线过渡段对称时：采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000122
得到交点JD到第i个圆弧段所在圆的圆心的间距Si；采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000123
得到第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0；其中，A表示交点ZH的切线方位角，αi表示交点ZH的切线的延长线与交点HZ的切线的夹角；
当第i个前曲线过渡段和第i个后曲线过渡段不对称时：采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000124
得到第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0；其中，XHY表示交点HY的X坐标，YHY表示交点HY的Y坐标，A表示交点ZH的切线方位角，β0表示交点HY的切线与交点ZH的切线的夹角。
本实施例中，在步骤603采用计算机通过Revit软件在第i个校正曲线段上各个标签点进行盾构管片环拼接之前还需要进行如下过程：
步骤A、采用计算机根据公式Lq,i＝Lq1+Lq2+Lq3，得到第i个校正曲线段的总长度；其中，Lq1表示第i个校正前曲线过渡段的弧长，Lq2表示第i个校正圆弧段的弧长，Lq3表示第i个校正后曲线过渡段的弧长；
步骤B、采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000131
得到第i个校正曲线段上安装盾构管片环的总数量Nq,i；采用计算机根据公式
Figure BDA0002307241730000132
得到第i个校正曲线段相邻两个盾构管片环下一个盾构管片环相对上一个盾构管片环的偏移角βq,i。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计新颖合理，将设计隧道中心线上各个标签的坐标进行校正，从而有效地适应弯道上超高和超距的存在，并在隧道中心线曲线段进行盾构管片环拼接时进行管片块的校正，有效地适应隧道的真实情况，提高了隧道模型精度，且效率高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种隧道BIM快速建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、绘制隧道平面图和隧道纵断面图：
采用计算机在CAD软件中绘制隧道平面图和隧道纵断面图，并绘制盾构管片图；
步骤二、获取设计隧道中心线：
采用计算机将绘制的隧道平面图和隧道纵断面图导入Civil 3D软件中，采用计算机通过Civil 3D软件中“从对象创建路线”工具，得到设计隧道中心线；
步骤三、设计隧道中心线上标记标签：
步骤301、采用计算机通过Civil 3D软件中“创建道路”工具，在设计隧道中心线上标记标签；其中，标签的数量为多个，相邻两个标签的间距为盾构管片的环宽；
步骤40、采用计算机将标记标签的设计隧道中心线导入CAD软件中；
步骤四、获取校正隧道中心线上各个标签的坐标：
采用计算机将设计隧道中心线沿施工前进方向划分为多个隧道中心线段，任一个隧道中心线段的标签坐标获取及校正方法均相同，其中，对第i个隧道中心线段的标签坐标获取及校正，具体过程如下：
步骤401、第i个隧道中心线段包括依次连接的第i个前直线段、第i个前曲线过渡段、第i个圆弧段、第i个后曲线过渡段和第i个后直线段；其中，i为正整数；
步骤402、采用计算机在CAD软件中获取第i个前直线段上多个标签的坐标；其中，多个标签按照由靠近第i个前曲线过渡段至远离第i个前曲线过渡段依次标记，第i前直线段上第j个标签的坐标包括第j个标签的X坐标
Figure FDA0002307241720000011
和第j个标签的Y坐标
Figure FDA0002307241720000012
j为正整数；
步骤403、采用计算机将第i个前直线段的延长线与第i个后直线段的延长线的交点记作交点JD，采用计算机将第i个前直线段和第i个前曲线过渡段的交点记作交点ZH，第i个前曲线过渡段和第i个圆弧段的交点记作交点HY，第i个圆弧段的中点记作QZ，第i个圆弧段和第i个后曲线过渡段的交点记作交点YH，第i个后曲线过渡段和第i个后直线段的交点记作交点HZ；
步骤404、采用计算机在CAD软件中获取交点JD的X坐标记作XJD,交点JD的Y坐标记作YJD以及交点HZ的X坐标XHZ和交点HZ的Y坐标YHZ；
采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000021
得到交点ZH的X坐标XZH和交点ZH的Y坐标YZH；其中，T1表示交点ZH与交点JD之间的切线长度，αi表示交点HZ与交点JD之间的切线与交点ZH与交点JD之间的切线的夹角；
采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000022
得到外矢距E0；其中，li,0表示第i个前曲线过渡段的弧长，Ri表示第i个圆弧段所在圆的半径；并采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000023
得到第i个前曲线过渡段上任意一个标签点iq的X坐标Xiq和Y坐标Yiq；其中，liq表示任意一个标签点iq距离交点ZH的弧长；
然后，采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000024
得到第i个圆弧段上任意一个标签点iy的X坐标Xiy和Y坐标Yiy；其中，Co,HY表示第i个圆弧段所在圆的圆心到交点HY的方位角，liy表示第i个圆弧段上任意一个标签点iy距离交点HY的弧长；Xi,0表示第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标，Yi,0表示第i个圆弧段所在圆的圆心的Y坐标；e表示校正隧道中心线的圆弧段与设计隧道中心线的圆弧段的设计偏移量,XHY表示交点HY的X坐标，YHY表示交点HY的Y坐标；
采用计算机并根据公式
Figure FDA0002307241720000031
得到第i个后曲线过渡段上任意一个标签点ih的X坐标Xih和Y坐标Yih；其中，lih表示任意一个标签点ih距离交点HZ的弧长，li,h,0表示第i个后曲线过渡段的弧长；
步骤405、按照步骤402所述的方法，得到第i个后直线段多个标签的坐标；
步骤406、多次重复步骤401至步骤405，完成多个隧道中心线段上各个标签的坐标的获取及校正，得到校正隧道中心线上各个标签的坐标；
步骤五、创建盾构管片块：
步骤501、采用计算机在CAD软件获取盾构管片图的环宽并记作L；
步骤502、采用计算机通过Revit软件创建盾构管片块；其中，盾构管片块包括A1标准块、A2标准块、A3标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块、左转弯块C1和右转弯块C2，A1标准块、A2标准块、A3标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块的环宽均为L；
步骤六、盾构管片的拼接：
步骤601、采用计算机将校正隧道中心线上各个标签的坐标导入Revit软件，得到校正隧道中心线，且校正隧道中心线沿施工前进方向划分为多个校正隧道中心线段，其中，第i个校正隧道中心线段包括依次连接的第i个前直线段、第i个校正前曲线过渡段、第i个校正圆弧段、第i个校正后曲线过渡段和第i个后直线段；其中，i为正整数；第i个校正前曲线过渡段、第i个校正圆弧段和第i个校正后曲线过渡段称作第i个校正曲线段；
步骤602、采用计算机通过Revit软件拾取第i前直线段上各个标签的坐标，分别以各个标签的坐标为圆心拼接普通盾构管片环；其中，普通盾构管片环由一个K封顶块、B1邻接块、B2邻接块、A1标准块、A2标准块和A3标准块拼接；
步骤603、采用计算机通过Revit软件在第i个校正曲线段各个标签点进行盾构管片环拼接的过程具体如下：
步骤6031、在第i个校正曲线段上任意一个标签点处，安装A1标准块为第一个盾构管片，则第一个盾构管片块沿长度方向的一个侧面的中心与自适应点1位于同一水平直线上，第一个盾构管片块沿长度方向的另一个侧面的中心与自适应点2位于同一水平直线上，完成A1标准块的安装；
步骤6032、当第i个校正曲线段过渡段为左弯曲时，采用计算机通过Revit软件在第一个盾构管片块处依次拼接A2标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块和左转弯块C1；
当第i个校正曲线段为右弯曲时，采用计算机通过Revit软件在第一个盾构管片块处依次拼接A2标准块、B1邻接块、B2邻接块、K封顶块和右转弯块C2，完成一环盾构管片的拼接；
步骤6033、按照步骤6031和步骤6032，完成下一环盾构管片的拼接；
步骤6034、采用计算机通过Revit软件判断一环盾构管片和下一环盾构管片之间的拼接处是否存在缝隙，当一环盾构管片和下一环盾构管片之间的拼接存在缝隙，执行步骤6035和步骤6036；否则，执行步骤6036、
步骤6035、采用计算机通过Revit软件将下一环盾构管片靠近一环盾构管片的侧面上的自适应点与一环盾构管片靠近下一环盾构管片的侧面上的自适应点重合，从而得到下一环盾构管片中各个校正管片块；
步骤6036、按照步骤6031和步骤6032，执行下下一环盾构管片的拼接；
步骤6037、多次重复步骤6031至步骤6036，直至完成第i个校正曲线段上各个标签点的盾构管片环拼接；
步骤604、采用计算机通过Revit软件拾取第i后直线段上各个标签的坐标，分别以各个标签的坐标为圆心拼接普通盾构管片环；其中，普通盾构管片环由一个K封顶块、B1邻接块、B2邻接块、A1标准块、A2标准块和A3标准块拼接；
步骤605、多次重复步骤602至步骤604，得到校正隧道中心线上盾构管片的拼接,完成隧道建模。
2.按照权利要求1所述的一种隧道BIM快速建模方法，其特征在于：步骤405中第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0的获取具体过程如下：
当第i个前曲线过渡段和第i个后曲线过渡段对称时：采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000051
得到交点JD到第i个圆弧段所在圆的圆心的间距Si；采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000052
得到第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0；其中，A表示交点ZH的切线方位角，αi表示交点ZH的切线的延长线与交点HZ的切线的夹角；
当第i个前曲线过渡段和第i个后曲线过渡段不对称时：采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000053
得到第i个圆弧段所在圆的圆心的X坐标Xi,0和Y坐标Yi,0；其中，XHY表示交点HY的X坐标，YHY表示交点HY的Y坐标，A表示交点ZH的切线方位角，β0表示交点HY的切线与交点ZH的切线的夹角。
3.按照权利要求1所述的一种隧道BIM快速建模方法，其特征在于：在步骤603采用计算机通过Revit软件在第i个校正曲线段上各个标签点进行盾构管片环拼接之前还需要进行如下过程：
步骤A、采用计算机根据公式Lq,i＝Lq1+Lq2+Lq3，得到第i个校正曲线段的总长度；其中，Lq1表示第i个校正前曲线过渡段的弧长，Lq2表示第i个校正圆弧段的弧长，Lq3表示第i个校正后曲线过渡段的弧长；
步骤B、采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000061
得到第i个校正曲线段上安装盾构管片环的总数量Nq,i；采用计算机根据公式
Figure FDA0002307241720000062
得到第i个校正曲线段相邻两个盾构管片环下一个盾构管片环相对上一个盾构管片环的偏移角βq,i。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111488664A (zh) * 2020-04-17 2020-08-04 同瀚建筑科技(杭州)有限公司 基于revit的喷淋管道自动连接系统和方法
CN111814243A (zh) * 2020-07-20 2020-10-23 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 一种隧道设计图和三维模型自动生成方法
CN111898214A (zh) * 2020-06-29 2020-11-06 中铁第一勘察设计院集团有限公司 盾构管片的三维模型创建方法及装置
CN112597662A (zh) * 2020-12-30 2021-04-02 博锐尚格科技股份有限公司 一种建筑模型正误校验方法和系统
CN112836309A (zh) * 2021-01-13 2021-05-25 中建八局轨道交通建设有限公司 快速标注盾构隧道管片环号的方法
CN113139218A (zh) * 2021-03-25 2021-07-20 中铁建华南建设有限公司 盾构管片外径边线绘制方法、装置和计算机设备
CN114781045A (zh) * 2022-06-22 2022-07-22 墨斗(天津)科技有限公司 基于bim的隧道结构盾构段参数化设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245347A (en) * 1980-12-29 1993-09-14 Raytheon Company All weather tactical strike system (AWTSS) and method of operation
CN108563851A (zh) * 2018-03-29 2018-09-21 同济大学 一种快速精细化的山岭隧道bim建模方法
CN109815561A (zh) * 2019-01-07 2019-05-28 河南工业大学 基于Revit的通用管片模型参数化错缝拼接建模方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245347A (en) * 1980-12-29 1993-09-14 Raytheon Company All weather tactical strike system (AWTSS) and method of operation
CN108563851A (zh) * 2018-03-29 2018-09-21 同济大学 一种快速精细化的山岭隧道bim建模方法
CN109815561A (zh) * 2019-01-07 2019-05-28 河南工业大学 基于Revit的通用管片模型参数化错缝拼接建模方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李文浩等: "基于Dynamo的轨道交通工程计算式设计", 《第二届全国岩土工程BIM技术研讨会论文集》 *
林金华等: "可视化编程在BIM参数化建模中的应用技术", 《工程建设与设计》 *
王亮: "基于BIM技术的盾构隧道模型创建研究", 《住宅与房地产》 *
黄小斌等: "盾构区间隧道中心平面坐标的计算方法", 《测绘科学》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111488664A (zh) * 2020-04-17 2020-08-04 同瀚建筑科技(杭州)有限公司 基于revit的喷淋管道自动连接系统和方法
CN111488664B (zh) * 2020-04-17 2023-06-30 同瀚建筑科技(杭州)有限公司 基于revit的喷淋管道自动连接系统和方法
CN111898214A (zh) * 2020-06-29 2020-11-06 中铁第一勘察设计院集团有限公司 盾构管片的三维模型创建方法及装置
CN111898214B (zh) * 2020-06-29 2024-05-07 中铁第一勘察设计院集团有限公司 盾构管片的三维模型创建方法及装置
CN111814243A (zh) * 2020-07-20 2020-10-23 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 一种隧道设计图和三维模型自动生成方法
CN111814243B (zh) * 2020-07-20 2024-03-15 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司 一种隧道设计图和三维模型自动生成方法
CN112597662A (zh) * 2020-12-30 2021-04-02 博锐尚格科技股份有限公司 一种建筑模型正误校验方法和系统
CN112597662B (zh) * 2020-12-30 2024-05-14 博锐尚格科技股份有限公司 一种建筑模型正误校验方法和系统
CN112836309A (zh) * 2021-01-13 2021-05-25 中建八局轨道交通建设有限公司 快速标注盾构隧道管片环号的方法
CN113139218A (zh) * 2021-03-25 2021-07-20 中铁建华南建设有限公司 盾构管片外径边线绘制方法、装置和计算机设备
CN114781045A (zh) * 2022-06-22 2022-07-22 墨斗(天津)科技有限公司 基于bim的隧道结构盾构段参数化设计方法
CN114781045B (zh) * 2022-06-22 2022-09-16 墨斗(天津)科技有限公司 基于bim的隧道结构盾构段参数化设计方法

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