一种堆石面板坝面板趾板结构一体化设计方法与流程

本发明涉及一种堆石面板坝面板趾板结构一体化设计方法，属于水利水电工程技术领域。

技术背景

面板坝结构设计研究颇多，多根据《水工设计手册》确定趾板横剖面上面板迎水面与水平线的空间夹角，通过结合excel套用公式计算面板趾板体型来达到设计目的。该方法虽有较大改进，但是仍存在瑕疵，通过算稿计算得到的数据小数点有精度要求，得到的空间点坐标不重合的问题始终存在。而且计算量大，坐标控制点多，计算耗时耗力。

相比较而言，通过设置前提条件，借助几何构图及三维建模实现面板趾板结构构建的方法更快捷高效，精度高，然而现有技术中尚未发现类似的方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过几何构图方法实现堆石面板坝面板及趾板的三维模型构建。具体来讲，只需要知道面板坡比、面板厚度、各段趾板厚度、趾板底宽及水平面的趾板t线布置，通过几何方法实现面板趾板的一体化三维设计工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

s1，分析面板趾板结构并确定关键边；

s2，通过几何方法做出趾板关键边；

s3，拉伸趾板；

s4，剪切趾板；

s5，对趾板的缺角进行后期人工处理并拉伸面板；

s6，做趾板的“x”线展开图。

本发明通过几何作图方法构建三维模型，达到面板趾板一体化设计。本发明通过几何构图方法实现堆石面板坝面板及趾板的三维模型构建。具体来讲，只需要知道面板坡比、面板厚度、各段趾板厚度、趾板底宽及水平面的趾板t线布置，通过几何方法实现面板趾板的一体化三维设计工作。而且，本发明摈弃传统上通过excel的复杂运算计算面板及趾板的关键点坐标方法，达到快速、高效、0误差得到面板趾板的三维模型。

附图说明

图1为趾板结构示意图；

图2为拉伸长方体示意图；

图3为趾板拉伸后的示意图；

图4为面板趾板一体化模型图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1-4所示，本发明按照如下步骤实施：

1、分析面板趾板结构并确定关建边：

面板堆石坝的面板及趾板空间结构复杂，但仔细分析，仍有规律可循。趾板常规结构见图1：

趾板结构常规的如图1所示，复杂点的趾板还包括内趾板。不论哪种趾板结构，确定了图1的趾板空间截面形状，附加的内趾板可以根据设计需要添加，所以讨论内趾板不具有普遍意义，因此确定图1所示的趾板空间截面即可。

图1所示的趾板为各段趾板的垂直切面，面板坡度为i，但各段趾板的垂直切面坡度，即qt坡度不一定是面板坡度i。因此确定趾板空间截面，qt边是一条关键边。而且tz边垂直于qt边，几何关系明确，趾板底宽和厚度h1、h2均知道，确定趾板空间截面剩下的唯一一条边xe是剩下的第二条关建边。

根据几何分析可知，趾板的空间截面确定只需要知道qt边及xe边即可确定。

2、通过几何方法做出趾板关键边：

首先确定趾板qt边：

在cad三维建模界面上做出坡度为i的面板模型，然后根据已知趾板t线的前提条件，在cad视口为俯视状态下用t线所在的竖直面用命令section切出面板的顶部交线，即图1垂直纸面的t线。

以面板为x-y面建立局部坐标系，在x-y面内做图1垂直纸面的t线的垂线，即为空间qt线。

其次确定趾板xe边：

在三维视口俯视状态下，做一个封闭矩形abcd(其中长边ad平行于趾板空间t线在水平面的投影线ij)，然后拉伸为体abcd-efgh，如图2所示：

将长方体abcd-efgh的a点至于ij线的竖直面和面板顶部交线上，然后以aegd面为x-y面建立局部坐标系，在局部坐标系x-y面内以a点为参照点旋转体，让体ad边与面板顶部交线重合，此时，旋转后的体ab或cd边即是图1所要找的xe边。

3、拉伸趾板：

图1的qt边及xe边空间位置用作图法找到后，图1中的tz边方向确定，趾板底宽l确定，厚度h1、h2已知，此时以空间趾板截面为x-y面建立局部坐标系，将趾板截面各条边确定后沿着t线方向拉伸。以此类推，各段趾板空间截面均可做出并拉伸,见图3所示。

4、剪切趾板：

各段趾板拉伸出来后，根据各段趾板空间位置，用slice命令把趾板多余的部分全部剪掉。

5、对趾板的缺角进行后期人工处理：

趾板多余的部分剪掉后会存在缺角现象，根据实际情况，后期进人人工处理，工作量不大。坝体的面板则从面板厚度方向进行拉伸，最后趾板面板一体化设计最终成果见图4。

6、做趾板的“x”线展开图：

用面板底面结合命令section做趾板的交线，即“x”线，根据趾板各段“x”线的竖直面用命令section做各段趾板的切面并主视面拼接即可得到趾板“x”线展开图。

以上只是本发明基于autocad平台上操作的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡在具有三维设计作图功能的软件采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种堆石面板坝面板趾板结构一体化设计方法，包括如下步骤：S1，分析面板趾板结构并确定关键边；S2，通过几何方法做出趾板关键边；S3，拉伸趾板；S4，剪切趾板；S5，对趾板的缺角进行后期人工处理并拉伸面板；S6，做趾板的“X”线展开图。本发明通过几何构图方法实现堆石面板坝面板及趾板的三维模型构建。具体来讲，只需要知道面板坡比、面板厚度、各段趾板厚度、趾板底宽及水平面的趾板T线布置，通过几何方法实现面板趾板的一体化三维设计工作。而且，本发明摈弃传统上通过excel的复杂运算计算面板及趾板的关键点坐标方法，达到快速、高效、0误差得到面板趾板的三维模型。

技术研发人员：马力;熊杰;娄作兴;李元杰;程建;景孟旗
受保护的技术使用者：贵州省水利水电勘测设计研究院
技术研发日：2018.08.31
技术公布日：2019.01.15