基于BIM的公路隧道端墙式洞门设计方法与流程

本发明涉及公路隧道设计，尤其是涉及基于bim的公路隧道端墙式洞门设计方法。

背景技术：

1、随着数字中国政策的逐步推行和发展，工程建设行业也逐步在向数字化方向转型发展。具体到基础设施设计企业，相对其他行业，设计数字化发展较慢，一方面主要在于传统cad制图技术成熟，工作模式转型较难；二是多数项目工期紧，设计周期短，难以开展数字化设计与交付尝试；三是目前数字化设计工具的发展受限，采用三维数字化设计的痛点和难点暂未有效突破。

2、要突破当前公路工程设计推广使用三维设计难的问题，还需要从设计工具着手，桥梁专业外部影响小，较容易实现正向设计突破；公路隧道专业相较路基路面专业构件较少，具备一定的正向设计能力。

3、隧道包含线性设计和单点设计。线性设计包含隧道主洞结构和机电等，采用断面模板加线性输出可实现bim设计；单点设计如洞门设计较为复杂，且当前设计主要采用手工制图，一旦出现设计方向修改和变更，设计效率较低，需重新进行设计制图出图。采用三维bim设计能快速实现设计意图，一键快速完成设计方案和交付，大大提升设计效率。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于bim的公路隧道端墙式洞门设计方法, 通过建立隧道洞门各类构件的参数化单元，修改各类构件参数化单元的默认参数，精确创建端墙式洞门的bim设计模型，实现对公路隧道的端墙式洞门的三维设计模型精确创建，以及图纸和工程量的输出，达到快速修改和完成公路隧道端墙式洞门设计交付的目的。

2、为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

3、本发明所述的一种基于bim的公路隧道端墙式洞门设计方法，包括以下步骤：

4、s1，制作隧道端墙式洞门各类构件的参数化单元，包括端墙立面、端墙侧面、碎石土立面、碎石土侧面、浆砌片石立面、浆砌片石侧面、明洞外轮廓、回填支撑面侧面、洞口防护剪切体立面、洞口防护剪切体侧面、排水沟断面、帽檐、铭牌、隧道洞口开挖及边坡防护、隧道洞口侧向支撑面参数化单元；

5、s2，调用端墙立面和侧面参数化单元，填写端墙参数，创建端墙bim设计模型；

6、s3，调用碎石土立面和侧面参数化单元，填写设计参数，创建碎石土bim设计模型；

7、s4，调用浆砌片石立面和侧面参数化单元，重构为封闭断面，根据设计参数创建浆砌片石bim设计模型；

8、s5，添加隧道拱顶距隔水层及种植土的距离，根据碎石土回填顶部的线段，获取种植土及隔水层底部直线，添加碎石土及隔水层厚度，自动构建种植土及隔水层封闭多边形；沿隧道行进方向拉伸封闭多边形，拉伸体与支撑面模型进行布尔差集运算，生成种植土及隔水层bim设计模型；

9、s6，调用排水沟断面参数化单元，获取洞顶碎石土排水坡度线，自动合并为一条完整的线串，重构为封闭多边形后沿多段线拉伸成体，生成洞顶排水沟bim设计模型；

10、s7，获取端墙顶部台阶线及端点，添加帽檐设计参数，将帽檐参数化单元加载至端墙顶部台阶线的两侧端点，使帽檐立面长度与端墙顶部台阶宽度一致，形成帽檐封闭图形后拉伸至与端墙相同厚度，再结合端墙设计参数，生成帽檐bim设计模型；

11、s8，调用铭牌参数化单元，填写铭牌尺寸、文字及定位参数，生成隧道铭牌bim设计模型；

12、s9，根据洞口地形数据，建立洞口区域三角网地形，采用面加厚功能，将隧道洞口地形面沿竖直方向向下加厚，得到隧道洞口山体bim设计模型；

13、s10，调用隧道洞口开挖及边坡防护参数化单元、隧道洞口侧向支撑面参数化单元，重构为封闭断面后拉伸并取布尔运算差集获得洞口防护剪切体bim设计模型；将洞口防护剪切体bim设计模型与山体模型进行布尔运算取差集，得到隧道洞口开挖及防护设计模型；

14、s11，汇总加载隧道端墙式洞门各类构件的bim设计模型，形成完整的隧道洞口bim模型；拾取隧道路线，动态显示当前桩号，填写洞口设计桩号值，将所述隧道洞口bim模型定位至洞口设计桩号，并设置进出口方向；

15、s12，采用剖切工具进行顶视图剖切、俯视图剖切；添加标注及填充；完成工程量计算，获得隧道端墙式洞门设计图纸。

16、进一步地，所述参数化单元是指利用基点控制、端点固定、线平行、垂直、长度约束、角度约束、距离约束实现二维参数化单元；参数化单元被bim软件调用后通过读取参数列表，实现参数驱动图形设计。

17、进一步地，所述端墙立面参数化单元将端墙四个角各预留10级台阶，每级台阶的默认宽度和高度均为1mm，各级台阶线条首尾相连，与各级台阶的宽度和高度联动。

18、进一步地，s2步具体包括，通过调用端墙立面参数化单元和端墙侧面参数化单元，读取端墙立面参数化单元和端墙侧面参数化单元的参数属性，将端墙立面参数化单元和端墙侧面参数化单元重构为封闭多边形；将端墙立面封闭多边形沿隧道行进方向垂直拉伸，拉伸长度为端墙厚度；将端墙侧面封闭多边形沿隧道路线垂直方向拉伸，拉伸长度为端墙宽度；将端墙立面拉伸体与端墙侧面拉伸体进行布尔运算，取交集生成端墙bim设计模型。

19、进一步地，s3步具体包括，调用碎石土立面参数化单元，设置沿隧道顶部中线两侧的排水沟线段、每段线的长度、坡度，拉伸成碎石土回填纵向模型；设置隔水层及种植土厚度拉伸成隔水层及种植土纵向模型；设置回填支撑面侧面参数化单元的参数，横向拉伸成回填剪切体；将碎石土回填纵向模型、隔水层及种植土纵向模型、回填剪切体进行布尔运算，生成碎石土bim设计模型。

20、进一步地，s4步具体包括，调用浆砌片石立面及侧面参数化单元，将设计基点定位为隧道测设点与隧道路线的交点；将浆砌片石立面重构形成封闭断面，沿隧道方向进行垂直拉伸，拉伸长度为隧道回填厚度；将浆砌片石侧面重构形成封闭断面，沿隧道路线垂直方向向两侧拉伸，拉伸宽度为隧道端墙厚度；将浆砌片石立面及侧面拉伸体进行布尔运算，取交集生成浆砌片石bim设计模型。

21、进一步地，所述帽檐参数化单元包括帽檐立面长度参数、帽檐倒角、帽檐高度；所述帽檐倒角、帽檐高度为固定值。

22、进一步地，当端墙上下左右四个方位角的台阶宽度大于1毫米,执行s7步生成帽檐bim设计模型；当台阶宽度小于或等于1毫米,跳过s7步。

23、进一步地，所述隧道铭牌参数化单元包括铭牌的长度、宽度参数、铭牌文字数量、铭牌文字厚度，且所述铭牌文字数量与所述铭牌长度联动，铭牌基点距端墙洞门外侧和顶部的距离参数；所述铭牌基点为铭牌中心。

24、进一步地，所述铭牌文字的基点为所述铭牌中心。

25、本发明的优点在于相对二维设计方式，通过制作三维参数化单元，提取单元内置参数列表，可通过工具界面，设置设计参数，一键快速生成端墙式洞门bim模型，并可进行参数调整和修改，模型精度满足设计要求，快速完成不同洞门方案和设计及出图需求。

26、本发明方法从单点设计着手，可逐步扩展至公路隧道的所有专业结构，提供了一个可完整实现公路隧道正向三维设计的思路和工具，能有效推动工程设计行业的数字化发展，一键式快速设计与出图能有效提升设计效率，减少设计工时的同时，也减少了设计周期，提升了设计质量，能产生较大的经济效益。