AutoCAD2000在隧道洞门施工放样中的应用.pdf

文章编号04942091120020520032202中图分类号TB22 文献标识码B AutoCAD2000在隧道洞门施工放样中的应用 边鹏飞 中铁一局第五工程有限公司 科技开发部,陕西 宝鸡721006 Application of AutoCAD2000 to Construction Setting out of Tunnel G ate BIAN Peng2fei 摘要主要介绍如何通过AutoCAD2000的3维功能创建洋坪隧道削竹式洞门模型以及在其上进行一些测量放线等内业资料的计 算,并对一些相关问题进行了探讨。 关键词电脑3维技术;削竹式洞门;洞门模型;建模;坐标旋转 收稿日期 2001209204 作者简介边鹏飞19742 , 男,山西朔州人,助理工程师,现从事科研管理工作。 一、 前 言 随着电脑的普及,CAD计算机辅助设计技术 得到了迅速普及和极大的发展,其3维技术在机械、 电子、 航空、 兵工、 建筑等行业都有广泛的应用。单 就建筑方面而言,在建筑物仿真、 室内装潢等方面都 应用了电脑3维技术并取得了很好的效果。而Au2 toCAD2000是Autodesk公司推出的最新版本,其3维 造型功能更加强大,可以设计出千变万化的3维模 型,并且可以计算出模型的重量,体积、 惯性矩等,由 此笔者想到能否把电脑3维技术应用到工程实际施 工中去,在3维模型上进行一些测量放线等内业资 料的计算,使测量数据采集与施测数据准备电脑 化、 自动化,这样得到的结果不仅快速、 精确,而且在 工程未完工之前就看到了它的 “真面目”,对现场施 工人员尽快熟悉设计图纸,更快、 更好完成施工任务 会有很大的帮助。笔者首次把这种方法应用到洋坪 隧道出口端洞门施工中,取得了较好的效果。 二、 工程概况及施工难点 洋坪隧道位于福州宁德高速公路A1121合 同段内,为分离式4车道高速公路隧道,隧道衬砌设 计采用单心圆曲墙式衬砌,明洞衬砌采用25 钢筋 混凝土结构,其左右线出口端洞门形式设计都为削 竹式洞门,见图1。 图1 由于洞门端墙坡度为1∶1 ,因此洞门端衬砌截 面为一不规则面,在测量放线时要计算截面轮廓线 上关键点的相对坐标及衬砌挡头模板尺寸。若采用 传统的手工计算则需建立该不规则截面轮廓线的数 学模型,其公式推导比较复杂,计算工作量大,挡头 模板尺寸的计算精度低,而利用3维模型进行计算 时,只需要严格按设计尺寸建立起洞门端衬砌的立 体实体模型,则截面轮廓线上关键点的相对坐标及 衬砌挡头模板尺寸就可以在3维坐标系下利用Au2 toCAD2000的计算功能在3维实体模型上自动进行 计算,这样得到的计算结果不仅快速、 准确,而且具 有方便直观的特点。 23 测 绘 通 报 2002年 第5期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 三、 创建洞门衬砌3维实体模型的步骤 1.绘出衬砌截面的平面图形 严格按照设计尺寸绘制洞门段衬砌的平面图 形,如图1所示。 2.利用EXTRUDE命令将平面图形转变为实 体模型 首先利用PEDIT命令的JOIN选项将已绘制的 平面图形的各线段连接起来,形成一个闭合的平面 图形,再进入3维坐标系,沿垂直于闭合面的方向画 一条直线,作为平面图形放样的路径见图 2 。然 后利用EXTRUDE命令将平面图形沿路径放样生成 3维实体模型,如图3所示。 图2 图3 3.利用SLICE命令生成符合设计要求的衬砌 模型 进入3维坐标系,利用UCS用户坐标系命令 的3POINT即三点确定一个新坐标系选项将新坐 标系放在垂直于衬砌模型纵向轴线的平面上,然后 利用3维坐标系的ROTATE坐标旋转功能将坐标 系统X轴旋转45,再利用SLICE命令将衬砌模型沿 XY坐标平面剖切,最后删除掉不用的那部分,另外 一部分就是我们要创建的洞门衬砌3维实体模型, 具体见图4、 图5、 图6。 四、 在3维模型上进行计算 衬砌3维实体模型建好后,就可以在模型上利 用AutoCAD强大的计算功能进行相对坐标、 异形模 板尺寸等的计算操作。下面以计算斜截面内、 外轮 廓线上沿斜面每隔0.5 m的各点中心支距为例来说 明如何在3维模型上进行计算。 图4 图5 图6 首先使用COPYFACE复制3维模型上的面命 令把图7上的斜截面复制,然后利用UCS用户坐标 系的MOVE坐标系移动选项把图7中3维坐标 系平移到复制出来的斜截面中心线上此时3维坐 标系的Y坐标轴和衬砌斜截面上隧道中心线重合, 具体见图7 ,这样就可以在XY坐标平面上利用 AutoCAD2000的尺寸标注功能来让电脑自动计算斜 截面内、 外轮廓线上各点的中心支距。计算结果见 图8。 图7 下转第46页 332002年 第5期 测 绘 通 报 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 上显示多少种颜色,最终只输出青、 品、 黄、 黑4个色 版的分色胶片 4 张。而专色Spot Color则是指一 种预先配制好的专有色,即一个专色需发排输出一 张胶片。我们通常在计算机屏幕上也将专色用青、 品、 黄、 黑的不同比例进行配色,其实并无实际意义。 与分色的CMYK配比意义不同的是,这里仅仅是为 了让屏幕显示接近实际印刷的专色迎合读图习惯而 已。因此,分色和专色在计算机屏幕上可以有相同 的显示,但激光发排结果却不相同。比如当一幅地 图中的专色黑和分色黑同时存在时,印前屏幕显示 及喷墨打印均没有区别,但激光照排输出的结果就 不一样。如果发专色黑,胶片上分色黑的要素就没 有;如果发分色黑,胶片上专色黑的要素就要丢失, 用MapGIS软件制作的地图文件就常出现这种问题。 由于发排前计算机平台和格式的转换,使得地图数 据文件的印前检查变得很不方便,就易造成分色输 出错误。如果使用自动分色功能发排专色,可能还 会造成一种专色发出4张分色胶片的错误。此外, 有些激光照排机的RIP不支持自动分色功能,对 RG B色块和输出专色也不支持,造成分色输出时只 有黑版上有图,或是在4个色版上均有等值的灰度 图,造成严重的分色输出错误。 2.使用设色技巧避免分色错误 在实际作业中为克服分色输出错误,可以在制 作地图时使用一些设色技巧,以避免或绕开容易出 现的分色输出错误。地图要素的颜色在图形软件中 是由分色的青、 品、 黄、 黑四原色按要求的百分比混 合而成的,从某种意义上说,青、 品、 黄、 黑也可理解 成分色的4个专色版。在实际计算机制图的设色用 色中,如果某专色与分色中的任何一个颜色色相接 近,此专色一般就用分色代替。如地形图的黑、 蓝、 棕、 绿4个专色色版,其中黑、 蓝版就可用分色中的 黑、 青版代替;如果所使用专色与分色的色相差异很 大,则习惯用分色的百分比配比混合成专色。这样 做的目的是使屏幕显示和喷墨打印的结果与印刷 成品颜色一致,有利于检查和验收工作。如地形图 中的棕、 绿版,在制图时可以用分色百分比混合组成 棕、 绿专色,在发排输出时,就可以用四原色中的任 意没有用过的分色代替它们。比如可以用100 的品红分色代替专色棕进行发排,所输出的品红分 色版实际就是专色棕版;同样可用100 的分色黄 代替专色绿进行发排。如果图上多于4种专色,可 将表示较多要素的专色用青、 品、 黄、 黑色版代替,表 示较少要素的专色用混合色,这样便于输出并利于 提高工作效率。 总之,发排技术直接影响着数字地图电子输出 的质量和速度,而且随着计算机软硬件的不断更新, 输出所带来的问题还会更多更复杂,这就需要我们 不断总结经验,随时找出解决问题的方法。 上接第33页 图8 五、 结束语 本文只是以洋坪隧道洞门施工为例对如何将电 脑3维技术应用到测量放线等内业资料计算工作中 做了一些粗浅的探讨,希望能起到一个抛砖引玉的 作用,相信在隧道、 桥梁等工程施工中,一定会有很 多问题可以通过电脑3维技术来更好、 更有效地解 决。 参考文献 [1] JOHN Wilson.AutoCAD2000 3维造型[M].北京机械工 业出版社,2000. 64 测 绘 通 报 2002年 第5期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.