一种基于REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型的方法

技术领域

本发明涉及隧道工程BIM模型建构领域，具体涉及一种精确地、参数化地创建三维隧道洞身模型的方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，可实现建筑体从规划、设计、施工、运营直至拆除的全生命周期过程的信息集成与应用，所有信息始终整合于一个三维模型所带的信息数据库。BIM技术的多层次、多场景应用与拓展离不开匹配项目不同阶段的三维模型。随着信息化在工程建设领域的不断推广，除从BIM应用中受益最大的建筑行业外、市政管廊、交通路桥等也陆续加入其中，整个土木工程建设行业开启信息化与数字化革新。

要实现工程信息数字化离不开创建精确的BIM模型，目前建筑行业运用最广泛也是最为被接受的BIM软件是REVIT，但REVIT终究是为创建单体模型而生，当需要创建较长的线性、带状的、管状的工程实体，原有的创建单体模型的技术路径并不适用该类型的工程实体创建。因REVIT具备二次开发功能，所以国内先行者大多采用REVIT平台+DYNAMO插件的可视化编程技术路径，但却需要参与者具备程序设计、插件开发能力，成本高昂、费人费力。

虽然创建单体模型的初始路径的确不符合隧道工程的设计逻辑，但隧道工程实体的建设逻辑可与REVIT软件创建实体的一种方式相融合，即：放样融合。现今基于REVIT软件本身从而实现精确地、参数化地创建三维隧道模型的方法并未见研究和报导。

发明内容

本发明的目的旨在弥补现有技术路线的空缺，提供了一种基于REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型的方法。

本发明提供的这种基于REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型的方法，包括以下步骤：

(1)制作衬砌分界里程信息表，所述信息表中的内容包括隧道平曲线、竖曲线、超高、纵断面、进洞口和出洞口设计高程；

(2)基于REVIT构件参数化特性创建隧道衬砌轮廓族；

(3)基于衬砌分界里程信息表在REVIT内调用衬砌轮廓族创建隧道洞身模型。

进一步的，所述的获取隧道进洞口和出洞口设计高程包括如下步骤：

<1>当隧道洞口恰好是分段整数桩号时，通过纵断面直接读取进洞口和出洞口设计高程；

<2>当隧道洞口不是分段整数桩号时(此处假设隧道为左右线分幅)，进洞口和出洞口的设计高程为：

/>

式中

进一步的，所述的制作衬砌分界里程信息表包括如下步骤：

<1>基于纵断面众多设计要素，结合考虑纵横坡率的变化情况，以衬砌类型为归类依据制表，表格标题至少包括：桩号实际设计高程、桩号相对设计高程(相对于进洞口的实际设计高程)、起讫桩号、段落细分长度、段落长度、衬砌类型、纵坡率、横坡率等。

<2>对于车道加宽段衬砌结构需要更细致的段落细分，从小桩号向大桩号方向看，普通衬砌段需经过“喷射砼+预留变形量”、“堵头墙”之后才进入加宽衬砌段，然后再经“堵头墙”、“喷射砼+预留变形量”才得以回到普通衬砌段，以保证建模时精确匹配设计意图。

<3>当纵坡率变化为由正到负或者由负到正时，需要人为查找数学意义上纵坡率为0％的点，并在段落细分时将其考虑在内。

<4>当横坡率变化为由正到负或者由负到正时，需要人为查找数学意义上横坡率为0％的点，并在段落细分时将其考虑在内。

当隧道竖曲线设计包含圆曲线段时，则需要统筹考虑衬砌类型、纵坡率、横坡率以及以直代曲的步长，再对其进行段落细分，以保证建模师精确匹配设计意图。

进一步的，步骤(2)，包括创建ZK线隧道衬砌构件轮廓族库、创建K线隧道衬砌构件轮廓族库。

所述创建ZK线隧道衬砌构件轮廓族库包括如下步骤：

<1>根据内轮廓不同、进而考虑外轮廓结构相似性将设计轮廓分类并按规则命名；

<2>基于REVIT公制轮廓族样板文件创建参数化轮廓族库并在公制常规模型样板文件中通过放样融合测试其封闭性。

所述的创建K线隧道衬砌构件轮廓族库包括如下步骤：

<1>基于ZK线隧道衬砌构件轮廓族，通过轴对称完成创建并按规则命名；

<2>在公制常规模型样板中通过放养融合测试其封闭性。

进一步的，步骤(3)，包括导入经过处理的隧道平曲线、平曲线添加分段标记、分段创建隧道模型、洞口模型优化调整。

所述导入经过处理的隧道平曲线包括如下步骤：

<1>通过CIVIL 3D精确拾取隧道进洞口至出洞口的平曲线段，记录进洞口坐标(X

<2>自进洞口点将平曲线移动至坐标原点(0,0)；

<3>将整条曲线的Z坐标全部设置0(并按照砌分界里程信息表以直代曲处理特殊段)；

<4>新建REVIT项目文件，插入经过处理的隧道平曲线CAD文件。

所述平曲线添加分段标记包括如下步骤：

<1>使用REVIT绘制参照平面功能；

<2>从进洞口点开始向大桩号方向添加分段标记，沿曲线的法线方向绘制参照平面并以桩号命名。

所述分段创建隧道模型即根据砌分界里程信息表逐段载入参数化衬砌自适应族，并根据各段的前后相对高程、横坡率进行参数化控制并添加段落信息。

所述的洞口模型优化调整即根据洞门设计图对洞口段衬砌模型作针对性修改。

本发明提供的这种基于REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型的方法，利用REVIT轮廓族具备根据设计需求灵活改变衬砌设计参数从而联动实现衬砌构件参数化驱动进而提高同类型构件在不同设计条件下的建模效率，同时生成的构件可以灵活添加属性参数，使得该建模方法具有较高的灵活性和适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的衬砌分界里程信息表的部分分段展示；

图3为本发明实施例的内轮廓设计图；

图4为本发明实施例的FS3型衬砌断面图。

图5为本发明实施例的SM型衬砌断面图。

图6为本发明实施例的Pr型衬砌断面图。

图7为本发明实施例的FST5型衬砌断面图。

图8为本发明实施例的左线FS3的衬砌断面参数化构件集。

图9为本发明实施例的左线隧道调用FS3轮廓族生成分段模型的过程示意图。

图10为本发明实施例创建三维隧道洞身模型过程示意图。

图11为本发明实施例采用REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型部分结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1为本发明的流程示意图：本发明提供的这种基于REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型的方法，包括如下步骤：

(1)基于隧道平曲线、竖曲线、超高、纵断面等信息制作衬砌分界里程信息表；

(2)基于REVIT构件参数化特性创建隧道衬砌轮廓族；

(3)基于衬砌分界里程信息表在REVIT内创建参数化隧道模型。

具体实施例为两江新区—长寿区快速通道项目(渝北段)施工项目中的特长隧道(晏家隧道约4.46km)的三维建模。左线起讫桩号(ZK11+606～ZK16+056)、左线隧道长度4450m、左线进洞口及出洞口均为削竹式洞门；右线起讫桩号(K11+606～K16+066)、右线隧道长度4460m、右线进洞口及出洞口均为削竹式洞门。

如图2为本发明实施例的衬砌分界里程信息表的部分分段展示。步骤(1)包括获取隧道进洞口和出洞口设计高程、制作衬砌分界里程信息表。如图2所示为左线隧道进洞至1351.35m处的衬砌信息，后续桩号断面相较前序桩号断面的相对高程、段落细分长度、衬砌类型、纵坡及横坡变化情况均被集中统计并制作为衬砌分解里程信息表。

如图3为本发明实施例的内轮廓设计图，总共有四种内轮廓类型：主线隧道衬砌内轮廓_普通段(无仰拱)、主线隧道衬砌内轮廓_普通段(有仰拱)、主线隧道衬砌内轮廓_高压富水膨胀岩段、主线隧道衬砌内轮廓_加宽段(紧急停车带)。

如图4-7为本发明实施例的部分典型外轮廓设计图，总共有SM、FS5a、FS5b、FS4a、FS4b、FS3、FSP5、FSW5J、FSW5b、FSW4J、FSW4a、FSW3、FSWT3、FSNS1、FSNS2、FST3、FST4、FST5、FSR3、Pr、FSJL5，共计21型衬砌，如图4-7所示为FS3型、SM型、Pr型、FST5型的衬砌断面图。

步骤(2)包括创建ZK线隧道衬砌构件轮廓族库、创建K线隧道衬砌构件轮廓族库。此处仅以FS3型衬砌为例描述创建对应轮廓族的过程，其余20型衬砌同理。运行REVIT后新建族文件，选择“公制轮廓”族样板，默认参照平面的交点为衬砌断面的路面高程点，通过创建参照平面及参数化控制使得构件本身可根据设计意图更新构件库，例如：“ZK_FS3_05沥青面层”包含五个参数，分别是：

“2号盖板_宽度”、“沥青面层_厚度”、“沥青面层_宽度”、“沥青面层_横坡倾角”、“横坡率(负下降、正上抬)”。

“2号盖板_宽度”用于控制沥青面层底部起始点距离路面高程插入点的位置。

“沥青面层_厚度”用于控制沥青面层顶部距离底部的距离。

“沥青面层_宽度”用于控制实际行车面的设计宽度。

“沥青面层_横坡倾角”用于控制路面超高变化。但倾角值需要通过对“横坡率(负下降、正上抬)”求反正切函数值获得。

其余构件均可采用同样的思路实现参数化控制。隧道衬砌属于设计企业产品标准图件的一种，采用本发明方法可以将传统设计成果沉淀为数字化资产，为企业实现隧道工程BIM正向设计提供一种手段。

如图8为左线FS3的衬砌断面参数化构件集。FS3衬砌断面构件集分为两个部分：各型衬砌组成的外轮廓、各型管沟和路面组成的内轮廓，其中外轮廓从外到内包含初期支护、二次衬砌和电缆沟侧壁混凝土垫层；而后内轮廓从路面高程点向对侧依次为电缆沟、排水沟、路面结构层和中心水沟。如图9为左线隧道调用FS3轮廓族生成分段模型的过程示意图。首先对项目加载对应轮廓族，其次通过内建模型采用放样融合的方式依次创建所需构件，最后为分段模型添加必要参数及信息以便计量分类和快速查找。

步骤(3)包括导入经过处理的隧道平曲线、平曲线添加分段标记、分段创建隧道模型、洞口模型优化调整。如图10为本发明实施例创建三维模型隧道过程示意图。如图11为本发明实施例采用REVIT软件构件参数化创建隧道三维模型部分结果示意图。

以上对本申请所提供的基于REVIT软件轮廓族创建三维隧道洞身模型的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。