CN115357979A - 基于3de参数化模板的桥梁三维自动化建模方法 - Google Patents

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CN115357979A CN202210948904.1A CN202210948904A CN115357979A CN 115357979 A CN115357979 A CN 115357979A CN 202210948904 A CN202210948904 A CN 202210948904A CN 115357979 A CN115357979 A CN 115357979A
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聂大丰
田鸿程
青华彬
陈泰中
杨锐
顾峰
刘庆舒
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Abstract

本发明涉及桥梁建模领域，为了提高建模效率，提供了基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，包括：步骤1、建立线路模型；步骤2、选择桥位判断模式，并输入桥梁布设参数；步骤3、根据桥梁布设参数确定桥位、实际跨径长度及桥梁类型；步骤4、根据线路模型、桥位、实际跨径长度及桥梁类型调用预存的桥梁类型参数化模板完成桥梁建模。采用上述步骤提高了建模效率。

Description

基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法
技术领域
本发明涉及桥梁建模领域，具体是一种基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法。
背景技术
随着数字化技术在基础设施行业的推进，桥梁工程的设计施工过程中，三维模型不仅可以直观的展示工程样貌，结合数字化参数也可以提高设计与建设效率。
目前，3DE内可结合较为全面的建模基础建立桥梁三维模型。采用的方法主要为，骨架+模板方式进行，所谓骨架即桥梁模型中各跨距的控制点位置，模板则是根据不同模型需求建立的诸如梁板、桥台、墩柱等可随输入参数适应的参数化零件模型。总体步骤为先建立好线路，然后手动设置好各桥梁骨架的位置，最后调用不同模板放置于对应处得到最终的桥梁模型。
可见，在3DE平台上桥梁的三维模型存在以下几点缺点：
1)由于桥梁结构依附于线路线型生成，当线路存在多座桥梁，需要在线路设计完成之后，再选择桥位，要在不同的范围内单独建立三维模型时，建模效率较低。
2)对于大部分桥梁结构，可采用通用的结构形式，虽然，在3DE平台上可以自定义相关的桥梁模板库，但在建立桥梁三维模型时，对于不同位置处的同类型桥梁建模需要单独调用同一模板，无法实现批量调用，使得模板的通用性降低。
3)受限于专业设计流程，无法实现线路完成后快速的完成桥梁布设。
4)在线路走向、桥梁形式、桥位变化等因素影响下，原有桥梁模型无法实现联动更新，模型的继承性较差。
5)线路中的全部桥梁不能自动统计输出布置表。
发明内容
为了提高建模效率，本申请提供了一种基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，包括：
步骤1、建立线路模型；
步骤2、选择桥位判断模式，并输入桥梁布设参数；
步骤3、根据桥梁布设参数确定桥位、实际跨径长度及桥梁类型；
步骤4、根据线路模型、桥位、实际跨径长度及桥梁类型调用预存的桥梁类型参数化模板完成桥梁建模。
进一步地，所述线路模型包括：道路中心线、地形及道路左右侧边线。
进一步地，所述桥位判断模式包括自动判断模式及手动输入模式；
当桥位判断模式为自动判断模式时，所述桥梁布设参数包括：填方阈值H1、最小段落长度L1、跨径长度D及桥梁类型；
当桥位判断模式为手动输入模式时，所述桥梁布设参数包括：起点KA、终点KB、实际跨径长度及桥梁类型。
进一步地，当桥位判断模式为自动判断模式时，根据桥梁布设参数确定桥位及实际跨径长度的具体步骤为：
步骤31、计算线路与地形间的高差H；
步骤32、连续满足高差H>填方阈值H1的这段长度记为L；
步骤33、若L>最小段落长度L1，则获取L的起点KA及终点KB；
步骤34、计算桥墩个数
Figure BDA0003788363620000021
则实际跨径长度D1＝L/P。
进一步地，当桥位判断模式为自动判断模式时，所述桥梁布设参数包括：填方阈值H1、最小段落长度L1、跨径长度的最大值Dmax和最小值Dmin及桥梁类型；
对应的，根据桥梁布设参数确定桥位及实际跨径长度的具体步骤为：
步骤31、计算线路与地形间的高差H；
步骤32、连续满足高差H>填方阈值H1的这段长度记为L；
步骤33、若L>最小段落长度L1，则获取L的起点KA及终点KB；
步骤34、计算桥墩最大值Pmax及最小值Pmin，Pmax＝L/Dmax+1，Pmin＝L/Dmin+1；
步骤35、桥墩个数
Figure BDA0003788363620000022
实际跨径长度D1＝L/(P-1)。
进一步地，所述桥梁类型包括：上部结构类型、桥墩类型及桥台类型。
进一步地，所述步骤4完成桥梁建模还包括模型预览与修改。
进一步地，还包括步骤5、提取桥梁模型的相关参数并保存。
本发明相比于现有技术具有的有益效果是：
(1)根据桥梁布设参数可直接获取到桥位、实际跨径长度及桥梁类型，无需人工设置桥梁段落，建模效率更高。
(2)桥梁模型建立时，通过界面化操作组合各种模板批量生成多座桥梁，同时支持预览与修改，节省操作时间。
(3)桥梁建模的输入条件为线型，当线型变化时桥梁模型可随之联动变化，模型继承性强。
(4)系统保存了桥梁布设的基本信息，可以输出全线桥梁布置表与对应规模，避免人工统计，减少了出错率。
附图说明
图1为基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法的流程图；
图2为自动判断模式下确定桥位及实际跨径长度的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，包括：
步骤1、建立线路模型，所述线路模型至少包括：道路中心线、地形及道路左右侧边线。
步骤2、选择桥位判断模式，并输入桥梁布设参数；本申请提供了两种桥位判断方式：自动判断模式及手动输入模式：当桥位判断模式为自动判断模式时，所述桥梁布设参数包括：填方阈值H1、最小段落长度L1、跨径长度D及桥梁类型；当桥位判断模式为手动输入模式时，所述桥梁布设参数包括：起点KA、终点KB、实际跨径长度及桥梁类型。
步骤3、根据桥梁布设参数确定桥位、实际跨径长度及桥梁类型；
当桥位判断模式为手动输入模式时，桥位、实际跨径长度及桥梁类型可以直接输入；当桥位判断模式为自动判断模式时，根据桥梁布设参数确定桥位及实际跨径长度的具体步骤如图2所示，为：
步骤31、自动计算线路各点与地形间的高差H；
步骤32、连续满足高差H>填方阈值H1的这段长度记为L；
步骤33、若L>最小段落长度L1，则获取L的起点KA及终点KB；
步骤34、计算桥墩个数
Figure BDA0003788363620000041
则实际跨径长度D1＝L/P。
进一步地，在实际使用时，设计人员会出现不清楚具体跨径长度D应该为多少，而只知道跨径长度D的大概范围，此时采用自动判断模式时将会很方便，对应的，桥梁布设参数包括：填方阈值H1、最小段落长度L1、跨径长度的最大值Dmax和最小值Dmin及桥梁类型；
对应的，根据布设参数确定桥位及跨距的具体步骤为：
步骤31、计算线路与地形间的高差H；
步骤32、连续满足高差H>填方阈值H1的这段长度记为L；
步骤33、若L>最小段落长度L1，则获取L的起点KA及终点KB；
步骤34、计算桥墩最大值Pmax及最小值Pmin，Pmax＝L/Dmax+1，Pmin＝L/Dmin+1；
步骤35、桥墩个数
Figure BDA0003788363620000042
实际跨径长度D1＝L/(P-1)。
通过设置跨径长度的最大值Dmax和最小值Dmin可以帮助设计人员快速确定桥梁的布设位置，以此作为基础再对模型进行调整，建模效率更高。
步骤4、根据线路模型、桥位、实际跨径长度及桥梁类型调用预存的桥梁类型参数化模板完成桥梁建模；在本申请中，桥梁类型包括：上部结构类型、桥墩类型及桥台类型，其中上部结构类型支持T梁、小箱梁、连续板、空心板结构；桥墩类型支持盖梁柱式墩、花瓶墩；桥台类型支持肋板式桥台、桩柱式桥台、U型桥台。上述模型的模板均为参数化模板，可适应于不同的道路线型和宽度，各模型相互间可任意组合。
如小箱梁结构形式的参数化模板的输入条件为：道路中心线、左右侧路肩线、桥跨定位点；输出为：小箱梁三维模型。其中(1)道路中心线控制小箱梁轴线走向；(2)左右侧边线控制桥梁总宽度，总宽度除以标准小箱梁宽度(如2.2m)再向上取整，确定每跨需要的标准小箱梁板数量；(3)桥跨定位点由步骤3确定，用于控制每跨小箱梁的长度。根据桥梁起点和实际跨径长度可以计算得到每一跨的起点及终点位置(桥位定位点)，如第1跨起点＝桥梁起点桩号+起点桥台长+伸缩缝长度，终点＝第1跨起点+第1跨距。第2跨起点＝第1跨终点+伸缩缝长度，第2跨终点＝第2跨起点+第2跨距，以此类推。桥台长度可以根据实际需要自行设置。
盖梁柱式墩结构形式的参数化模板的输入条件为：道路中心线、左右侧路肩线、桥墩定位点、前进方向；输出为：盖梁柱式墩的三维模型。根据桥跨定位点即可确定桥墩定位点，如第1墩定位点＝第1跨终点+伸缩缝长度/2，以此类推。
肋板式桥台(带锥坡)模型的参数化模板的输入条件为：道路中心线、左右侧路肩线、桥头定位点、桥尾定位点；输出为：肋板式桥台(带锥坡)的三维模型。桥台定位点等于桥梁起终点。
桥梁护栏模型的参数化模板的输入条件为：道路中心线、左右侧路肩线、护栏的定位点；输出为：路侧桥梁护栏的三维模型。护栏起点终点等于桥梁起终点、护栏位置在线路左右侧路肩线外偏移(默认值0.25m，可修改默认值)。
通过桥位及实际跨径长度可以批量获取各定位点的信息，从而完成批量建模，提高建模效率。
进一步地，所述步骤4完成桥梁建模还包括模型预览与修改。步骤4完成桥梁建模后可以通过模型预览查看生成的模型是否符合要求，若存在需要修改的地方，可直接对相关参数进行修改。由于本申请桥梁建模的输入条件为线型，因此当线型变化时桥梁模型可随之联动变化，继承性更强。
优选的，还包括步骤5、提取桥梁模型的相关参数得到全线桥梁布置信息表，该表包括桥梁起终点、桥梁结构形式、桥跨组成等信息并保存。由系统自动保存桥梁布设信息，避免人工统计，减少了出错率。

Claims (8)

1.基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，包括：
步骤1、建立线路模型；
步骤2、选择桥位判断模式，并输入桥梁布设参数；
步骤3、根据桥梁布设参数确定桥位、实际跨径长度及桥梁类型；
步骤4、根据线路模型、桥位、实际跨径长度及桥梁类型调用预存的桥梁类型参数化模板完成桥梁建模。
2.根据权利要求1所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，所述线路模型包括：道路中心线、地形及道路左右侧边线。
3.根据权利要求1所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，所述桥位判断模式包括自动判断模式及手动输入模式；
当桥位判断模式为自动判断模式时，所述桥梁布设参数包括：填方阈值H1、最小段落长度L1、跨径长度D及桥梁类型；
当桥位判断模式为手动输入模式时，所述桥梁布设参数包括：起点KA、终点KB、实际跨径长度及桥梁类型。
4.根据权利要求3所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，当桥位判断模式为自动判断模式时，根据桥梁布设参数确定桥位及实际跨径长度的具体步骤为：
步骤31、计算线路与地形间的高差H；
步骤32、连续满足高差H>填方阈值H1的这段长度记为L；
步骤33、若L>最小段落长度L1，则获取L的起点KA及终点KB；
步骤34、计算桥墩个数
Figure FDA0003788363610000011
则实际跨径长度D1＝L/P。
5.根据权利要求3所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，当桥位判断模式为自动判断模式时，所述桥梁布设参数包括：填方阈值H1、最小段落长度L1、跨径长度的最大值Dmax和最小值Dmin及桥梁类型；
对应的，根据桥梁布设参数确定桥位及实际跨径长度的具体步骤为：
步骤31、计算线路与地形间的高差H；
步骤32、连续满足高差H>填方阈值H1的这段长度记为L；
步骤33、若L>最小段落长度L1，则获取L的起点KA及终点KB；
步骤34、计算桥墩最大值Pmax及最小值Pmin，Pmax＝L/Dmax+1，Pmin＝L/Dmin+1；
步骤35、桥墩个数
Figure FDA0003788363610000021
实际跨径长度D1＝L/(P-1)。
6.根据权利要求1所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，所述桥梁类型包括：上部结构类型、桥墩类型及桥台类型。
7.根据权利要求1所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，所述步骤4完成桥梁建模还包括模型预览与修改。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于3DE参数化模板的桥梁三维自动化建模方法，其特征在于，还包括步骤5、提取桥梁模型的相关参数并保存。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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