程國鋒，丁靖瓊

(1.貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)的建筑信息解決方案，其部件編輯器對(duì)渠道結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化模型編輯，在地形曲面中對(duì)模型進(jìn)行裝配，生成三維渠道模型，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求生成不同樁號(hào)渠道橫斷面，按照渠道橫斷面材料的劃分分別計(jì)算橫斷面面積及累計(jì)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(jì)算相應(yīng)聯(lián)動(dòng)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(jì)的效率及減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度。

Civil 3D；部件編輯；渠道建模；水利工程設(shè)計(jì)

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(qiáng)大的設(shè)計(jì)、分析以及文檔編輯功能。它對(duì)傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計(jì)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(jì)必將被參數(shù)化模型為核心的設(shè)計(jì)模式取代，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得形象具體，工程量計(jì)算精確無誤，工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量提升、周期將縮短，工程師繁瑣、重復(fù)的的設(shè)計(jì)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(biāo)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(jì)算及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)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(jì)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(shí)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(biāo)

定義地形曲面、開挖線等邏輯目標(biāo)，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(biāo)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(diǎn)、線、圓弧、輔助點(diǎn)、輔助線、邏輯判斷等工具，繪制帶有邏輯目標(biāo)的自定義部件，并將定義好的參數(shù)賦值給相應(yīng)目標(biāo), 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(diǎn)代碼、連接代碼及面域代碼，其作用是用于軟件自動(dòng)標(biāo)識(shí)高程、標(biāo)注結(jié)構(gòu)尺寸及坡度，以滿足橫斷面成圖后尺寸標(biāo)識(shí)滿足水工設(shè)計(jì)標(biāo)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(shí)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(shí)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(zhǔn)確的判斷一個(gè)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(shí)體，可直觀、真實(shí)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(duì)測量奇異點(diǎn)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(dòng)態(tài)相關(guān)性可動(dòng)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(jì)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(jì)算的結(jié)果，在縱斷面圖上創(chuàng)建設(shè)計(jì)水深，加大水深。

4)按照水力計(jì)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(jì)開挖邏輯目標(biāo)，設(shè)計(jì)水深，加大水深邏輯目標(biāo)[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(dòng)態(tài)計(jì)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(shí)材料劃分區(qū)域的原則，自動(dòng)計(jì)算每個(gè)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(jì)體積，最終生成體積計(jì)算報(bào)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(jì)方式將改變傳統(tǒng)的面向圖形的工程設(shè)計(jì)方式，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將變成為參數(shù)化、實(shí)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(jì)中快速調(diào)取建模、工程計(jì)量、調(diào)整參數(shù)，做出不同的方案組合，滿足不同設(shè)計(jì)階段的方案比選及出圖設(shè)計(jì)。

[1]任耀．AutoCADCivil3D2013應(yīng)用寶典[M]．上海:同濟(jì)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(jì)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(jì)工作；丁靖瓊(1986-)，女，貴州都勻人，經(jīng)濟(jì)師，從事水利經(jīng)營管理工作。

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