参数化隧道断面绘制方法技术

本发明专利技术提供了一种参数化隧道断面绘制方法，包括如下步骤：步骤一、根据预设计的隧道断面类型拟定由内到外的多个新的隧道断面轮廓；步骤二、选择其中一个所述新的隧道断面轮廓，将其基本信息转化为标准五心圆轮廓参数；步骤三、根据预设计的隧道断面轮廓基本信息拟定所述标准五心圆轮廓参数，绘制所选择的隧道断面轮廓；步骤四、重复上述步骤二、步骤三，直至所有隧道断面轮廓绘制完成。本发明专利技术在进行不同隧道断面绘制时，只需调整相应的参数值，即可实现调整隧道断面轮廓的形状和大小的改变，从而适应不同的隧道限界，有效地解决了设计者对隧道轮廓反复拟定的工作，提高了设计人员的工作效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
参数化隧道断面绘制方法


[0001]本专利技术涉及一种隧道断面绘制方法，具体涉及一种参数化隧道断面绘制方法。

技术介绍

[0002]隧道设计在路桥工程领域应用广泛，路桥工程的隧道设计首先要进行隧道轮廓的绘制。而隧道轮廓的设计往往较为繁琐，为了保证隧道轮廓的各段相邻圆弧均相互相切，设计者需反复调节各段圆弧的半径及圆心的位置。可见，在隧道断面轮廓绘制环节，需要消耗大量的工作时间，如果能建立一种在多种情况下均能快速绘制隧道断面轮廓的方法，将大大提高设计人员的工作效率，节省出隧道的施工工期。
[0003]目前的隧道断面拟定方法为：采用绘图工具针对不同的隧道限界分别进行隧道断面绘制，绘制工作量大，在绘制某一隧道断面时，任一圆弧参数错误就需要重新绘制该圆弧；在绘制另一隧道断面类型的隧道限界时，又需要重复以上繁琐的工作。当隧道断面大小繁多时，每次均应按照相同绘图步骤进行断面绘制，存在重复劳动量多，绘制工作经常反复的情况，从而，设计工作效率低，占用大量的工期。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：现有的隧道断面绘制方法存在重复劳动量多，绘制工作经常反复的情况，设计工作效率低，占用大量的工期。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种参数化隧道断面绘制方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、根据预设计的隧道断面类型拟定由内到外的多个新的隧道断面轮廓；
[0008]步骤二、选择其中一个所述新的隧道断面轮廓，将其基本信息转化为标准五心圆轮廓参数；
[0009]步骤三、根据预设计的隧道断面轮廓基本信息拟定所述标准五心圆轮廓参数，绘制所选择的隧道断面轮廓；
[0010]步骤四、重复上述步骤二、步骤三，直至所有隧道断面轮廓绘制完成。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术的参数化的隧道断面绘制方法首先通过拟定一适用于不同隧道断面的标准五心圆隧道断面轮廓，并且对其进行参数化；在进行其他不同隧道断面绘制时，只需调整相应的参数值，即可实现调整隧道断面轮廓的形状和大小的改变，从而适应不同的隧道限界，有效地解决了设计者对隧道轮廓反复拟定的工作，提高了设计人员的工作效率。此外，采用本专利技术的方法，其余计算过程逻辑明确，可用计算机算法实现，并可直接通过控制隧道断面轮廓形状、大小的参数，计算出每延米与拟定隧道断面有关的待施工的工程数量，节省了对隧道断面工程数量计算的繁杂工作。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步地，所述步骤一，所述由内到外的多个轮廓包括：二衬内轮廓、二衬外轮廓、初支内轮廓、初支外轮廓。
[0014]采用该进一步方案的有益效果是：明确定义了四个轮廓，逐次绘制后就组合形成了完整的隧道断面，设计工作效率高。
[0015]进一步地，所述步骤二、标准五心圆轮廓参数包括标准五心圆轮廓各段圆弧的半径、圆心和弧度。
[0016]采用该进一步方案的有益效果是：通过参数控制相应的隧道断面轮廓，在保证能够准确绘制图形的情况下，节省了参数数量，采用计算机程序绘图时节省了输入参数数量，降低了出错概率。
[0017]进一步地，所述标准五心圆轮廓各段圆弧包括：位于标准五心圆轮廓顶部的第一圆弧、分别相切于第一圆弧两端的两条第二圆弧、分别相切于两条第二圆弧远离第一圆弧端的两条第三圆弧、分别相切于两条第三圆弧远离第二圆弧端的两条第四圆弧、位于标准五心圆轮廓底部并与第四圆弧相接的第五圆弧。
[0018]采用该进一步方案的有益效果是：限定了各段圆弧的位置关系，此时只需通过各段圆弧的半径、圆心和弧度三个参数即可完整绘制出轮廓形状，用计算机软件绘图可减小参数输入数量，降低了出错概率；且无需区分隧道断面类型为单心圆还是多心圆，对不同隧道断面类型均通用。
[0019]进一步地，所述步骤二，对于新的隧道断面轮廓中缺省圆弧的部分，其对应的标准五心圆轮廓参数中的弧度设置为0。
[0020]采用该进一步方案的有益效果是：能适应不同的隧道限界，实现了一种通用的算法。
[0021]进一步地，所述步骤三包括如下步骤：1)拟定第一圆弧ARC1的圆心Q1坐标(X1，H1)、弧度A1和半径R1，在圆心Q1(X1，H1)正上方绘制第一圆弧ARC1；拟定第五圆弧ARC5的半径R5、弧度A5、圆心Q5坐标(X1，H1+R5
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H5)，H5为第五圆弧ARC5最低点距第一圆弧ARC1圆心的距离，在圆心Q5(X1，H1+R5
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H5)正下方绘制第五圆弧ARC5；
[0022]2)拟定第二圆弧ARC2的半径R2、弧度A2，在第一圆弧ARC1端部向第一圆弧ARC1圆心走R2，得两个第二圆弧ARC2的坐标Q21(X21，H2)、Q22Q(X22，H2)，分别绘制两条第二圆弧ARC2；
[0023]3)拟定第三圆弧ARC3的半径R3、弧度A3，在第二圆弧ARC2端部向第二圆弧ARC2圆心走R3，得轮廓左侧第三圆弧ARC3的圆心Q31坐标(X31，H3)、轮廓右侧第三圆弧ARC3的圆心Q32坐标(X32，H3)，分别绘制两条第三圆弧ARC3；
[0024]4)绘制第四圆弧分别与第三圆弧、第五圆弧相接。
[0025]采用该进一步方案的有益效果是：用计算机软件绘图可减小参数输入数量，降低了出错概率；且通用于不同的隧道限界。
[0026]进一步地，所述步骤4)包括：拟定第四圆弧ARC4的半径R4，以圆心Q5(X1，H1+R5
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H5)，半径R5
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R4向左下角、右下角绘制弧A，以圆心Q31(X31，H3)，半径R3
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R4向左下角绘制弧B1，以圆心Q32(X32，H3)半径R3
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R4向右下角绘制弧B2，弧B1与弧A的交点、B2与A的交点分别为两条第四圆弧ARC4的圆心，绘制第四圆弧ARC4分别与第三圆弧ARC3、第五圆弧ARC5相接。
[0027]采用该进一步方案的有益效果是：适用于不同的仰拱过渡方式，例如尖角过渡，R4设置为0，第三圆弧与第五圆弧直接相接；即使是圆角过渡，也能使设计者少拟定输入一个第四圆弧的弧度参数，减少错误概率，提高了设计效率。
[0028]进一步地，在预设计的隧道断面类型中仰拱过渡方式为尖角过渡的情况，第四圆弧的半径R4设置为0，第三圆弧与第五圆弧直接相接。
[0029]采用该进一步方案的有益效果是：适用于不同的仰拱过渡方式。
[0030]进一步地，在预设计的隧道断面类型为三心圆的情况下，步骤2)中，第二圆弧的半径R2＝R1，弧度A2＝0。
[0031]采用该进一步方案的有益效果是：不会画出第二圆弧的轮廓，但仍能采用原先标准五心圆轮廓参数，通用性好。
[0032]进一步地，在预设计的隧道断面类型为单心圆的情况下，步骤2)、3)中，第二圆弧的半径R2＝R1，第二圆弧的弧度A2＝0，第三圆弧的半径R3＝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种参数化隧道断面绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据预设计的隧道断面类型拟定由内到外的多个新的隧道断面轮廓；步骤二、选择其中一个所述新的隧道断面轮廓，将其基本信息转化为标准五心圆轮廓参数；步骤三、根据预设计的隧道断面轮廓基本信息拟定所述标准五心圆轮廓参数，绘制所选择的隧道断面轮廓。步骤四、重复上述步骤二、步骤三，直至所有隧道断面轮廓绘制完成。2.根据权利要求1所述的参数化隧道断面绘制方法，其特征在于：所述步骤一，所述由内到外的多个轮廓包括：二衬内轮廓(1)、二衬外轮廓(2)、初支内轮廓(3)、初支外轮廓(4)。3.根据权利要求1所述的参数化隧道断面绘制方法，其特征在于：所述步骤二、标准五心圆轮廓参数包括标准五心圆轮廓各段圆弧的半径、圆心和弧度。4.根据权利要求3所述的参数化隧道断面绘制方法，其特征在于：所述标准五心圆轮廓各段圆弧包括：位于标准五心圆轮廓顶部的第一圆弧(ARC1)、分别相切于第一圆弧(ARC1)两端的两条第二圆弧(ARC2)、分别相切于两条第二圆弧(ARC2)远离第一圆弧(ARC1)端的两条第三圆弧(ARC3)、分别相切于两条第三圆弧(ARC3)远离第二圆弧(ARC2)端的两条第四圆弧(ARC4)、位于标准五心圆轮廓底部并与第四圆弧(ARC4)相接的第五圆弧(ARC5)。5.根据权利要求1所述的参数化隧道断面绘制方法，其特征在于：所述步骤二，对于新的隧道断面轮廓中缺省圆弧的部分，其对应的标准五心圆轮廓参数中的弧度设置为0。6.根据权利要求1所述的参数化隧道断面绘制方法，其特征在于：所述步骤三包括如下步骤：1)拟定第一圆弧(ARC1)的圆心坐标(X1，H1)、弧度A1和半径R1，在圆心(X1，H1)正上方绘制第一圆弧(ARC1)；拟定第五圆弧(ARC5)的半径R5、弧度A5、圆心坐标(X1，H1+R5
‑
H5)，H5为第五圆弧(ARC5)最低点距第一圆弧(ARC1)圆心的距离，在圆心(X1，H1+R5
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H5)正下方绘制第五圆弧(ARC5)；2)拟定第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王喆，席敏，王凯，陈家明，刘鹏飞，谢金成，王兴民，罗疆，刘士彪，李昊，张广宁，罗来惠，郑铭轩，张志豪，张情，
申请(专利权)人：北京市勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：