Civil 3D 參數(shù)化渠道建模在水利工程中的應(yīng)用

程國鋒，丁靖瓊

(1.貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002；2.貴州省水利水電工程咨詢有限責(zé)任公司，貴陽 550002)

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Civil 3D 參數(shù)化渠道建模在水利工程中的應(yīng)用

程國鋒1，丁靖瓊2

(1.貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002；2.貴州省水利水電工程咨詢有限責(zé)任公司，貴陽 550002)

Civil 3D軟件是面向?qū)ο竽Ｐ驮O(shè)計的建筑信息解決方案，其部件編輯器對渠道結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化模型編輯，在地形曲面中對模型進行裝配，生成三維渠道模型，并根據(jù)設(shè)計要求生成不同樁號渠道橫斷面，按照渠道橫斷面材料的劃分分別計算橫斷面面積及累計體積。通過調(diào)整渠道模型參數(shù)，三維模型、橫斷面及工程計算相應(yīng)聯(lián)動調(diào)整。Civil 3D在水利工程中的應(yīng)用將大幅提高水利工程長距離渠道設(shè)計的效率及減輕設(shè)計人員的工作強度。

Civil 3D；部件編輯；渠道建模；水利工程設(shè)計

0 前 言

AutoCAD Civil 3D軟件是Autodesk公司推出的一款面向基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的建筑信息模型解決方案，它為基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的各類技術(shù)人員提供了強大的設(shè)計、分析以及文檔編輯功能。它對傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計來說是一場革命性的變革，工程領(lǐng)域中以圖紙為模板的設(shè)計必將被參數(shù)化模型為核心的設(shè)計模式取代，結(jié)構(gòu)設(shè)計變得形象具體，工程量計算精確無誤，工程設(shè)計的質(zhì)量提升、周期將縮短，工程師繁瑣、重復(fù)的的設(shè)計內(nèi)容將被簡化。

1 Civil 3D參數(shù)化渠道模型建立

Civil 3D自帶的Subassembly Composer部件編輯器通過可視化的軟件界面和圖形交互的形式，以繪制流程圖的方式創(chuàng)建帶有邏輯目標的自定義部件，可創(chuàng)建滿足工程要求的結(jié)構(gòu)形式。

1.1 確定斷面的結(jié)構(gòu)形式

通過水文供需水量計算及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算，確定渠道的斷面結(jié)構(gòu)，如渠底寬度及深度、邊坡坡度、襯砌厚度，以及相應(yīng)的設(shè)計水深、加大水深等，為渠道模型建立提供基本參數(shù)。

1.2 定義部件參數(shù)

在部件編輯器里定義渠道結(jié)構(gòu)尺寸及自定義名稱，便于辨識結(jié)構(gòu)尺寸及后期參數(shù)的修改，見圖1。

圖1 定義部件參數(shù)列表圖

1.3 定義邏輯目標

定義地形曲面、開挖線等邏輯目標，便于開挖線與地面線的相交及判斷開挖坡度，見圖2。

圖2 定義邏輯目標列表圖

1.4 結(jié)構(gòu)部件邏輯編輯

根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面尺寸，在編輯器工具欄中選擇相應(yīng)的流程圖、點、線、圓弧、輔助點、輔助線、邏輯判斷等工具，繪制帶有邏輯目標的自定義部件，并將定義好的參數(shù)賦值給相應(yīng)目標, 見圖3、圖4。

圖3 模型建立流程圖 圖4 部件參數(shù)賦值圖

1.5 定義部件代碼

定義部件代碼主要包括點代碼、連接代碼及面域代碼，其作用是用于軟件自動標識高程、標注結(jié)構(gòu)尺寸及坡度，以滿足橫斷面成圖后尺寸標識滿足水工設(shè)計標注要求。代碼定義見圖5。

圖5 部件定義代碼圖

2 Civil 3D渠道實體模型生成

2.1 地形曲面生成

傳統(tǒng)測量二維地形圖，其真實地形只能通過等高線間距的疏密及等高線的高度賦值來判斷，很難去整體、直觀、準確的判斷一個區(qū)域的地形趨勢。Civil 3D軟件的地形處理能力，可將二維地形圖轉(zhuǎn)換為三維地形曲面或三維地形實體，可直觀、真實的反映地理信息。其軟件操作內(nèi)容如下：①新建“地形曲面”；②二維地形圖地理信息的導(dǎo)入；③生成地形曲面；④對測量奇異點處理；⑤地形曲面符合性檢查。

測量地形圖見圖6，生成地形曲面見圖7。

2.2 裝配模型，生成渠道模型

創(chuàng)建渠道模型基本流程如下：

1)按照輸水要求，在規(guī)劃線路上創(chuàng)建渠道中心線，形成沿輸水線路的縱斷面圖，根據(jù)地面線的起伏判斷輸水線路的合理性，如有局部需要調(diào)整，可直接在輸水線路的平面位置，Civil3D的動態(tài)相關(guān)性可動態(tài)響應(yīng)的調(diào)整縱斷面，直至輸水線路的平、縱剖面調(diào)整至符合設(shè)計要求的最佳位置[1]。

2)根據(jù)渠道的開挖深度，在縱斷面圖上創(chuàng)建渠底線。

3)根據(jù)水利計算的結(jié)果，在縱斷面圖上創(chuàng)建設(shè)計水深，加大水深。

4)按照水力計算要求，沿著渠道中心線裝配不同橫斷面形式的渠道模型，并且設(shè)計開挖邏輯目標，設(shè)計水深，加大水深邏輯目標[2]。

5)生成三維渠道模型。

圖6 測量地形圖

圖7 生成地形曲面

3 模型調(diào)整及動態(tài)計量

Civil 3D可沿著渠道中心線等距離生成橫斷面圖如圖8所示，并且根據(jù)創(chuàng)建模型時材料劃分區(qū)域的原則，自動計算每個橫斷面不同材料的斷面面積以及沿渠道中心線生成的累計體積，最終生成體積計算報告。

圖8 三維渠道橫斷面圖

4 結(jié) 語

Civil 3D軟件這種面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方式將改變傳統(tǒng)的面向圖形的工程設(shè)計方式，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計將變成為參數(shù)化、實體化模型編輯，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)形式明確，邏輯關(guān)系豐富的模型，將可在工程設(shè)計中快速調(diào)取建模、工程計量、調(diào)整參數(shù)，做出不同的方案組合，滿足不同設(shè)計階段的方案比選及出圖設(shè)計。

[1]任耀．AutoCADCivil3D2013應(yīng)用寶典[M]．上海:同濟大學(xué)出版社，2013：36-50

[2]郝永志．AutoCADCivil3D在新疆某水利工程設(shè)計中的應(yīng)用[J]．西北水電，2014(04)：20-22.

1007-7596(2017)05-0164-03

2017-05-22

程國鋒(1983-)，男，甘肅武威人，工程師，從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計工作；丁靖瓊(1986-)，女，貴州都勻人，經(jīng)濟師，從事水利經(jīng)營管理工作。

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