基于CATIA与Excel的心墙坝设计方法与流程

本发明属于水利水电工程技术领域，涉及一种心墙坝三维设计方法，尤其是涉及一种基于catia与excel的心墙坝设计方法。

背景技术：

随着数字化技术的发展，越来越多的三维设计工具被引用至工程设计领域。但由于水利水电项目的唯一性与复杂性，三维设计方法的应用依然处于较为落后的状态。很多工程设计人员主动应用三维工具的的意愿不强，主要原因有：1.包括catia在内的大多数软件平台开发的初衷并非针对水利水电工程，其最核心、最强大的功能无法充分发挥；2.水利水电工程的结构建筑物具有唯一性，且与地形、地质条件密切相关，在诸多个性化建模工作(如开挖等)需要重复进行，耗时费力，模型的标准化及重复利用存在一定的难度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种catia与excel相结合的心墙坝三维设计方法。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

一种基于catia与excel的心墙坝设计方法包括如下步骤：建立心墙坝catia参数化模型，通过excel结构参数表控制心墙坝结构参数并驱动三维模型自动更新，采用工程量统计插件同步输出工程量清单至excel表格。

其中，catia参数化模型包含坝址区地形、包含心墙、心墙上下游侧反滤层、过渡料区及堆石区等坝体结构，包含心墙基础的坝基及坝肩开挖。

进一步的，excel结构参数表与catia参数化模型相关联，可通过在excel结构参数表中修改参数驱动catia参数化模型更新，也可以在excel结构参数表中增加一列参数，代表一个新的设计方案，并可在不同方案之前任意切换。

进一步的，工程量统计插件为catia二次开发程序，与catia参数化模型相关联，并可在catia界面中制定为按钮，一键式点击后，即可将心墙坝三维模型中的体积、面积、长度等相关数据输出至excel表格，并自动计算工程量。

进一步的，工程量excel表格随catia参数化模型的更新后自动生成，包含心墙坝的开挖量、各分区填筑量、大坝基础处理工程量、临时及永久边坡的支护工程量等。

该基于catia与excel的心墙坝设计方法，不限于应用于心墙坝，还可应用于其他坝型、其他水工建筑物或其他catia模型。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的心墙坝三维模型具有较好的可重复利用性。本发明的心墙坝模型通过excel表格控制，可存储多个设计方案并可任意切换，也通过修改excel表格中参数驱动模型更新。本发明的方法还具有一键式统计工程量的功能，结合catia二次开发程序，可实时输出当前方案的工程量数据至excel文档。而且，本发明的方法便于心墙坝方案比选与结构优化，也可以推广至其他catia结构模型，具有较好的实用性。

附图说明

图1是建立心墙坝的catia参数化模型流程图；

图2是方案比选与结构优化流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本发明按照如下步骤实施：

第一步：建立心墙坝的catia参数化模型，具体步骤如下：

①定义坐标系及骨架元素

明确模型的坐标系及坐标原点，在此基础上创建骨架元素。首先拟定坝轴线，并对其位置和角度进行参数化尺寸约束，便于后期调整优化。然后根据自上而下的建模思路，依次建立坝顶高程面、横剖面、纵剖面等其他点、线、面骨架元素。

②创建地形地质模型

在catia中，进入数字曲面编辑器(digitalshapeeditor)模块，用import命令导入地形面或地质面的点云数据，用meshcreation命令对点云进行三角化网格。然后进入quicksurfacereconstruction模块，用automaticsurface命令将三角化网格拟合为地形曲面及岩层分界面。

③绘制大坝典型横剖面

进入草图编辑器，创建心墙坝典型横剖面断面，包括心墙及各堆石分区，每个分区定义为一个轮廓。各结构尺寸可通过参数约束，通过修改参数更新结构。

④绘制心墙开挖剖面

将地质地形面设置为一定透明度，进入草图编辑器，结合实际的地形、地质条件确定心墙建基面勘深。优势是可以结合地形地质信息，在三维环境中直观确定，并可动态调整。

⑤创建心墙

沿坝轴线方向拉伸心墙轮廓，以开挖轮廓沿河流方向拉伸后分割，即可得到心墙体。

⑥创建开挖面

心墙坝的开挖面包括坝顶以下心墙边坡开挖及坝顶以上坝肩开挖，心墙底面确定后，提取出上下游边界，并分别以设计坡比向上下游拉伸，形成心墙上下游坡面，与心墙底面接合形成心墙设计开挖面。以心墙设计开挖面分割地形体，即可对地形进行开挖。

心墙设计开挖面与地形面相互分割，即可得到大坝开挖面，可用于分割堆石料。心墙设计开挖面裁剪地质体，可得到开挖体，即开挖量。以地质分界面对开挖体进行细分，还可对开挖料进行分区统计，便于考虑开挖料的上坝情况及土石方平衡。

⑦创建堆石分区

沿坝轴线方向拉伸步骤(3)中的轮廓分区，并以开挖面分割，即得各堆石分区结构。

对上述所有操作过程中涉及的设计参数全部定义为参数结构树。

第二步：关联参数设计表

利用catia的定义设计表功能，将定义的所有(或部分)设计参数导出至设计表中，并存为excel文档，即为excel结构参数表，该文档与模型具有关联性。excel文档的每列定义一组可能的参数配置，通过切换列即可驱动模型更新为一个新的方案。

第三步：统计工程量

在catia中定义一批长度、面积及体积类型的参数，参数值定义为面积的测量结果，分别与需要测量的长度、面积、体积相关联。利用catia二次开发平台编辑命令流，定义为按钮，将测量参数输出至计算工程量的excel表格中，生成包含心墙坝的开挖量、各分区填筑量、大坝基础处理工程量、临时及永久边坡的支护工程量等。

第四步：方案比选与结构优化

如图2所示，打开第二步中的excel结构参数表，添加一列或多列参数，形成多个设计方案，在catia中切换关联的不同参数列，更新模型，点击统计工程量按钮，即可输出测量参数并自动生成各个方案的工程量清单，便于方案比选与结构优化。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于CATIA与Excel的心墙坝设计方法，包括建立心墙坝CATIA参数化模型，通过Excel结构参数表控制心墙坝结构参数并驱动三维模型自动更新，采用工程量统计插件同步输出工程量清单至Excel表格。本发明的心墙坝三维模型具有较好的可重复利用性。本发明的心墙坝模型通过Excel表格控制，可存储多个设计方案并可任意切换，也通过修改Excel表格中参数驱动模型更新。本发明还具有一键式统计工程量的功能，结合CATIA二次开发程序，可实时输出当前方案的工程量数据至Excel文档。而且，本发明便于心墙坝方案比选与结构优化，也可以推广至其他CATIA结构模型，具有较好的实用性。

技术研发人员：占文婷;张合作;程瑞林;苏鹏;王蒙
受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2018.11.28
技术公布日：2019.04.19