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盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及设备

阅读:114发布:2020-05-11

专利汇可以提供盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及设备,以高效完成复杂的通用环最优化排版设计。本发明的技术方案是:该方法如下:S01、获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件;S02、根据以上用户定义的边界条件计算所有管环 位置 ,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布;S03、汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管 块 的生产信息;S04、沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。本发明适用于轨道交通、地下工程等领域的隧道支护通用环最优化排版设计,还可以应用于一般计算机辅助建模的工程设计领域。,下面是盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及设备专利的具体信息内容。

1.一种盾构隧道通用环管片三维排版设计方法,其特征在于:
S01、初始条件准备:获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件;
S02、根据以上用户定义的边界条件计算所有管环位置,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布;
S03、汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管的生产信息;
S04、沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法,其特征在于:
当用户定义的边界条件发生改变时,触发通用环排版计算变更步骤,基于改变后的边界条件重复步骤S01~S04;
用户定义的边界条件发生改变包括:用户主动改变边界条件、步骤S02根据原边界条件计算无解时用户被动改变边界条件和步骤S03统计的信息不满足要求时用户被动改变边界条件。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法,其特征在于:
计算管环位置包括:从线路排版区间起点或已知上一环开始连续试算多环,按控制条件排除点位,剩余0点位则返回上一环取用次优点位继续试算,剩余多点位则按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用,无则取最小偏差的点位;
计算管环埋深包括:根据管环位置、区间埋深类型判断每一管环的埋深类型,作为管片配筋的重要依据参数;
计算管环预埋槽分布包括:根据每一管环的旋转点位判断其上每一管片是否有双预埋槽、单预埋槽、无预埋槽。
4.根据权利要求1所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法,其特征在于:
所述管环参数包括通用楔形环管片外径、内径、环宽、楔形宽、纵向螺栓数、封顶块度、邻接块角度、标准块角度;
所述线路及区间信息包括地形三维模型、线路三维模型、确定排版方向、排版区间、区间埋深类型、优选区间、不优选区间,其中通过线路点坐标计算分析得到区间埋深信息;
所述起始环信息包括制定起始环的旋转点位,或者指定已经存在的前一环的位置坐标、旋转点位;
所述强控制条件包括允许最大偏差、通缝判别距离、允许通缝条数、禁用点位、固定环强制使用固定点位环、特殊里程强制使用固定点位环;
所述弱控制条件包括优先使用已知的推荐优选点位环、直段线路优先使用已知的推荐优选点位环、优选度m,其中优选度m表示将候选点位按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用。
5.一种盾构隧道通用环管片三维排版设计装置,其特征在于:
初始条件准备模块(1),用于获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件;
线路排版计算模块(2),用于根据初始条件准备模块(1)定义的边界条件计算所有管环位置,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布;
统计模块(3),用于汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管块的生产信息;
建模模块(4),用于沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
6.根据权利要求5所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计装置,其特征在于,还包括:
排版变更模块(5),用于当用户定义的边界条件发生改变时,触发通用环排版计算变更步骤,通过线路排版计算模块(2)重新进行排版计算、通过统计模块(3)重新进行统计、通过建模模块(4)重新建模;
用户定义的边界条件发生改变包括:用户主动改变边界条件、线路排版计算模块(2)中根据原边界条件计算无解时用户被动改变边界条件和统计及建模模块(4)中统计的信息不满足要求时用户被动改变边界条件。
7.根据权利要求5所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计装置,其特征在于:
计算管环位置包括:从线路排版区间起点或已知上一环开始连续试算多环,按控制条件排除点位,剩余0点位则返回上一环取用次优点位继续试算,剩余多点位则按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用,无则取最小偏差的点位;
计算管环埋深包括:根据管环位置、区间埋深类型判断每一管环的埋深类型,作为管片配筋的重要依据参数;
计算管环预埋槽分布包括:根据每一管环的旋转点位判断其上每一管片是否有双预埋槽、单预埋槽、无预埋槽。
8.根据权利要求5所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计装置,其特征在于:
所述管环参数包括通用楔形环管片外径、内径、环宽、楔形宽、纵向螺栓数、封顶块角度、邻接块角度、标准块角度;
所述线路及区间信息包括地形三维模型、线路三维模型、确定排版方向、排版区间、区间埋深类型、优选区间、不优选区间,其中通过线路点坐标计算分析得到区间埋深信息;
所述起始环信息包括制定起始环的旋转点位,或者指定已经存在的前一环的位置坐标、旋转点位;
所述强控制条件包括允许最大偏差、通缝判别距离、允许通缝条数、禁用点位、固定环强制使用固定点位环、特殊里程强制使用固定点位环;
所述弱控制条件包括优先使用已知的推荐优选点位环、直段线路优先使用已知的推荐优选点位环、优选度m,其中优选度m表示将候选点位按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用。
9.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~4任意一项所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法的步骤。
10.一种设备,具有处理器和存储器,存储器上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~4任意一项所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法的步骤。

说明书全文

盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及

设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及设备。适用于轨道交通、地下工程等领域的隧道支护通用环最优化排版设计,还可以应用于一般计算机辅助建模的工程设计领域。

背景技术

[0002] 盾构隧道对安全性、密封性、施工快捷性等有着极高的要求,采用通用环则能够极大地满足此要求。采用手工计算或直接凭经验判断进行排版,完全无法满足各种控制条件下(偏差、通缝、禁用点位、优选点位等)管片设计排版及根据埋深对管片预制加工的要求。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供一种盾构隧道通用环管片三维排版设计方法、装置、存储介质及设备,以高效完成复杂的通用环最优化排版设计。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:一种盾构隧道通用环管片三维排版设计方法,其特征在于:
[0005] S01、获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件;
[0006] S02、根据以上用户定义的边界条件计算所有管环位置,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布;
[0007] S03、汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管的生产信息;
[0008] S04、沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
[0009] 当用户定义的边界条件发生改变时,触发通用环排版计算变更步骤,基于改变后的边界条件重复步骤S01~S04;
[0010] 用户定义的边界条件发生改变包括:用户主动改变边界条件、步骤S02根据原边界条件计算无解时用户被动改变边界条件和步骤S03统计的信息不满足要求时用户被动改变边界条件。
[0011] 计算管环位置包括:从线路排版区间起点或已知上一环开始连续试算多环,按控制条件排除点位,剩余0点位则返回上一环取用次优点位继续试算,剩余多点位则按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用,无则取最小偏差的点位;
[0012] 计算管环埋深包括:根据管环位置、区间埋深类型判断每一管环的埋深类型,作为管片配筋的重要依据参数;
[0013] 计算管环预埋槽分布包括:根据每一管环的旋转点位判断其上每一管片是否有双预埋槽、单预埋槽、无预埋槽。
[0014] 所述管环参数包括通用楔形环管片外径、内径、环宽、楔形宽、纵向螺栓数、封顶块度、邻接块角度、标准块角度;
[0015] 所述线路及区间信息包括地形三维模型、线路三维模型、确定排版方向、排版区间、区间埋深类型、优选区间、不优选区间,其中通过线路点坐标计算分析得到区间埋深信息;
[0016] 所述起始环信息包括制定起始环的旋转点位,或者指定已经存在的前一环的位置坐标、旋转点位;
[0017] 所述强控制条件包括允许最大偏差、通缝判别距离、允许通缝条数、禁用点位、固定环强制使用固定点位环、特殊里程强制使用固定点位环;
[0018] 所述弱控制条件包括优先使用已知的推荐优选点位环、直段线路优先使用已知的推荐优选点位环、优选度m,其中优选度m表示将候选点位按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用。
[0019] 一种盾构隧道通用环管片三维排版设计装置,其特征在于:
[0020] 初始条件准备模块,用于获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件;
[0021] 线路排版计算模块,用于根据初始条件准备模块定义的边界条件计算所有管环位置,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布;
[0022] 统计模块,用于汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管块的生产信息;
[0023] 建模模块,用于沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
[0024] 还包括:
[0025] 排版变更模块,当用户定义的边界条件发生改变时,触发通用环排版计算变更步骤,通过线路排版计算模块重新进行排版计算、通过统计模块重新进行统计、通过建模模块重新建模;
[0026] 用户定义的边界条件发生改变包括:用户主动改变边界条件、线路排版计算模块中根据原边界条件计算无解时用户被动改变边界条件和统计及建模模块中统计的信息不满足要求时用户被动改变边界条件。
[0027] 计算管环位置包括:从线路排版区间起点或已知上一环开始连续试算多环,按控制条件排除点位,剩余0点位则返回上一环取用次优点位继续试算,剩余多点位则按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用,无则取最小偏差的点位;
[0028] 计算管环埋深包括:根据管环位置、区间埋深类型判断每一管环的埋深类型,作为管片配筋的重要依据参数;
[0029] 计算管环预埋槽分布包括:根据每一管环的旋转点位判断其上每一管片是否有双预埋槽、单预埋槽、无预埋槽。
[0030] 所述管环参数包括通用楔形环管片外径、内径、环宽、楔形宽、纵向螺栓数、封顶块角度、邻接块角度、标准块角度;
[0031] 所述线路及区间信息包括地形三维模型、线路三维模型、确定排版方向、排版区间、区间埋深类型、优选区间、不优选区间,其中通过线路点坐标计算分析得到区间埋深信息;
[0032] 所述起始环信息包括制定起始环的旋转点位,或者指定已经存在的前一环的位置坐标、旋转点位;
[0033] 所述强控制条件包括允许最大偏差、通缝判别距离、允许通缝条数、禁用点位、固定环强制使用固定点位环、特殊里程强制使用固定点位环;
[0034] 所述弱控制条件包括优先使用已知的推荐优选点位环、直段线路优先使用已知的推荐优选点位环、优选度m,其中优选度m表示将候选点位按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用。
[0035] 一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法的步骤。
[0036] 一种设备,具有处理器和存储器,存储器上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被处理器执行时实现所述的盾构隧道通用环管片三维排版设计方法的步骤。
[0037] 本发明的有益效果是:本发明实现了在一定的控制条件下在隧道线路进行最优化通用环管片排版,保证线路拟合偏差最小,满足管片最优化排版设计,另外根据埋深、预埋槽要求对管片进行相应预制加工,极大地优化减少了人、物力投入,保证隧道工程掘进工作进度。附图说明
[0038] 图1为实施例流程图
[0039] 图2为实施例中装置的框图

具体实施方式

[0040] 如图1所示,本实施例为盾构隧道通用环管片三维排版设计方法,具体步骤如下:
[0041] S01、获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件。
[0042] 管环参数,包括通用楔形环管片外径、内径、环宽、楔形宽、纵向螺栓数、封顶块角度、邻接块角度、标准块角度。
[0043] 线路及区间信息,包括地形三维模型、线路三维模型(或者导入三维线路数据)、确定排版方向、排版区间、区间埋深类型、优选区间、不优选区间,其中通过线路点坐标计算分析得到区间埋深信息。
[0044] 初始环信息,包括制定起始环的旋转点位,或者指定已经存在的前一环的位置坐标、旋转点位。
[0045] 强控制条件,包括允许最大偏差、通缝判别距离、允许通缝条数、禁用点位、固定环强制使用固定点位环、特殊里程强制使用固定点位环。
[0046] 弱控制条件,包括优先使用已知的推荐优选点位环、直段线路优先使用已知的推荐优选点位环、优选度m,其中优选度m表示将候选点位按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用。
[0047] S02、线路排版计算:根据以上用户定义的边界条件计算所有管环位置,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布。
[0048] 计算所有管环位置,根据与设计轴线偏差判断确定各个管环的坐标位置及旋转点位,从线路排版区间起点或已知上一环开始连续试算多环,按控制条件排除点位,剩余0点位则返回上一环取用次优点位继续试算,剩余多点位则按累计偏差从小到大排序,排名前m中有所推荐优选点位则择优取用,无则取最小偏差的点位。
[0049] 计算每一管环埋深,根据管环位置、区间埋深类型判断每一管环的埋深类型,作为管片配筋的重要依据参数。
[0050] 计算每一管环预埋槽分布,根据每一管环的旋转点位判断其上每一管片是否有双预埋槽、单预埋槽、无预埋槽。
[0051] 当计算过程无解时,需要用户变更定义的边界条件返回S01重新计算统计。
[0052] S03、统计:汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管块的生产信息。
[0053] 统计各管环的详细信息即输出每一环的序号、环号、里程、管环类型、管环中心点坐标、管环起点坐标、管环止点坐标、旋转点位、拟合偏差、通缝条数、埋深信息、双预埋槽片、单预埋槽片、备注。
[0054] 统计推荐优选点位环使用信息即按是否为推荐优选点位环、预埋槽数目、点位、埋深分类统计管环数目。
[0055] 统计管块的生产信息即按埋深、预埋槽数目分类统计各个标准管块数目。
[0056] 当统计信息不满足要求时,需要用户变更定义的边界条件返回S01重新计算统计。
[0057] S04、建模:沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
[0058] 沿线路建立三维管环模型即根据管环的详细信息报表,沿线路建立通用环管片三维排版模型,同时每一管环附加旋转点位、拟合偏差、通缝条数、埋深信息、双预埋槽片、单预埋槽片、备注信息,直观展示通用环管片排版情况,并为后续的施工、运维提供BIM模型和数据。
[0059] 当用户主动改变定义的边界条件时,返回S01重新计算统计。
[0060] 下面以某地隧道区间通用环排版计算过程为案例,进一步说明:
[0061] 案例1,初次进行通用环排版计算步骤:
[0062] 步骤1、初始条件准备。由操作人A设定管环参数,设定强控制条件,设定弱控制条件,设定初始环信息。由操作人A打开线路模型文件,指定地形模型,指定将要排版的某一条线路模型,系统自动计算线路各点处的埋深信息。由操作人A设定排版起止区间,或者设定上一环位置和终止点。
[0063] 步骤2、线路排版计算。系统自动开始从设定起点处排版计算,计算到终止点即停止,计算结果包括各个管环位置、埋深、预埋槽分布情况信息,数据暂存于内存中;
[0064] 步骤3、统计。系统自动输出表格,包括各管环的详细信息、优选点位环使用信息、每个管块的生产信息。
[0065] 步骤4、建模。最后生成沿线路排布的三维管环模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
[0066] 案例2,触发通用环排版计算变更步骤:
[0067] 步骤1、触发通用环排版计算变更。操作人A改变了初始条件(管环参数、路线及区间信息、初始环信息、强控制条件、弱控制条件),或者计算过程无解,操作人A需要修改初始条件,或者输出排版信息不够满足要求,操作人A需要修改初始条件,都将导致初始条件变更发生。
[0068] 步骤2、更新计算过程。系统根据新的初始条件(管环参数、路线及区间信息、初始环信息、强控制条件、弱控制条件),去更新计算过程,同时自动重新输出报表数据,沿线路建立三维管环模型。
[0069] 图2为实施例中一种盾构隧道通用环管片三维排版设计装置的结构框图,包括初始条件准备模块1、线路排版计算模块2、统计模块3和建模模块4和排版变更模块5。
[0070] 初始条件准备模块1用于获取用户定义的边界条件,包括管环参数、线路及区间信息、起始环信息、强控制条件、弱控制条件;线路排版计算模块2用于根据初始条件准备模块1定义的边界条件计算所有管环位置,计算每一管环埋深,计算每一管环预埋槽分布;统计模块3用于汇总统计各管环的详细信息、推荐优选点位环使用信息、管块的生产信息;建模模块4用于沿线路建立三维管环模型,包括建立每一管环的三维模型,每个管环模型上挂载对应的信息。
[0071] 排版变更模块5用于当用户定义的边界条件发生改变时,触发通用环排版计算变更步骤,通过线路排版计算模块5重新进行排版计算、通过统计模块重新进行统计、通过建模模块重新建模;用户定义的边界条件发生改变包括:用户主动改变边界条件、线路排版计算模块中根据原边界条件计算无解时用户被动改变边界条件和统计及建模模块中统计的信息不满足要求时用户被动改变边界条件。
[0072] 本实施例还提供一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现本实施例盾构隧道通用环管片三维排版设计方法的步骤。
[0073] 本实施例还提供一种设备,具有处理器和存储器,存储器上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现本实施例盾构隧道通用环管片三维排版设计方法的步骤。
[0074] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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