【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道交叉口工程量计算领域，具体涉及一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法及终端。
技术介绍
1、隧道中，为满足通风救援等需求，常在主洞与主洞或者主洞与平导之间设置车行横通道、人行横通道。对于横通道与隧道交叉口的工程量，特别是渐变段的工程量，在三维空间上来看，是复杂的三维立体图形，传统方法大多以特定几处的二维断面工程量去估算三维模型的工程量，计算结果必然粗糙。若想获得精确的计算结果，又需要在三维软件中建立复杂几何模型，通过布尔运算获取对应工程量(如初期支护、二次衬砌等工程量)，且不同内轮廓、不同支护参数的横通道与隧道所组成的交叉口均需单独建立三维模型，模型不具备通用性。
2、因此，为促进公路数字化进程，在隧道数字化过程中，一种自主可控的、既能满足交叉口工程量计算的精确性，又能保证其通用性的计算方法是必要的。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术的不足，目的在于提供一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法及终端，先计算交叉口渐变段处的横通道上任意圆弧与隧道上对应圆弧所围成的三维立体体积，基于统一的计算公式进行进一步组合，可用于隧道交叉口工程量的计算，将方法进行程序化之后可实现通用性，精确性、高效性及自主可控性。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，包括相互正交的隧道和横通道，还包括以下步骤：
4、s1：根据隧道和横通道轮廓参数与支护参数建立三维模型，并在三维
5、s2：从所述横通道和隧道交叉口的渐变段开始，利用定积分推导体积公式以及辛普森积分法，计算横通道外轮廓断面上的第i段圆弧hi至隧道外轮廓断面上的第j段圆弧sj所形成的立体图形体积，通过每段圆弧计算的立体图形体积之和，得到所述横通道外轮廓与隧道外轮廓从渐变段开始围成的总体积v1；
6、并计算横通道内轮廓断面上的第i段圆弧hi至隧道外轮廓断面上的第j段圆弧sj所形成的立体图形体积，通过每段圆弧计算的立体图形体积之和，得到所述横通道内轮廓与隧道外轮廓从渐变段开始围成的总体积v2；
7、所述圆弧hi和圆弧sj在坐标系中具有相同的y值范围交集；
8、s3：根据v1和v2之间的差值，即可得到交叉口渐变段二次衬砌体积。
9、相对于现有技术中，在三维空间上来看，是复杂的三维立体图形，传统方法大多以特定几处的二维断面工程量去估算三维模型的工程量，计算结果必然粗糙，且不同内轮廓、不同支护参数的横通道与隧道所组成的交叉口均需单独建立三维模型，模型不具备通用性的问题，本专利技术提供了一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法及终端，先计算交叉口渐变段处的横通道上任意圆弧与隧道上对应圆弧所围成的三维立体体积，基于统一的计算公式进行进一步组合，可用于隧道交叉口工程量的计算，将方法进行程序化之后可实现通用性，精确性、高效性及自主可控性。本专利技术可计算单心圆、三心圆及五心圆等不同断面形式的横通道与隧道90°正交的交叉口衬砌工程量，具体来讲，可以计算隧道交叉口渐变段衬砌断面洞身开挖量、预留变形量、初支喷射混凝土量、二衬混凝土量等隧道断面工程量。
10、更进一步的方案，所述步骤s2中，在根据定积分推导公式之前，还包括以下步骤：
11、在三维坐标系中，设横通道内轮廓中某段圆弧hi方程为(x-a)2+(y-b)2＝r2，横通道中心线为x＝x0；设与横通道正交的隧道外轮廓中某段圆弧sj方程为(z-c)2+(y-d)2＝r2，隧道任意一侧的横通道衬砌渐变段起始位置为z＝z0。
12、更进一步的方案，所述步骤s2中，利用定积分所推导的体积公式为式一：
13、
14、其中，y∈[y1,y2]是指横通道圆弧段与隧道圆弧段的y值范围交集。
15、更进一步的方案，所述步骤s2中，利用定积分推导体积公式还包括以下推导步骤：
16、根据所述横通道内轮廓中某段圆弧hi方程以及x0≥x，可得式二：
17、
18、根据所述横通道正交的隧道外轮廓中某段圆弧sj方程以及z≥z0，可得式三：
19、
20、令常数c1＝x0-a，c2＝c-z0，并将式二与式三代入式一中，则：
21、
22、令则：
23、
24、更进一步的方案，所述步骤s2中，根据所述辛普森积分法，可得到第i段横通道圆弧hi与第j段隧道圆弧sj形成的立体图形体积的通用公式：
25、
26、式中，
27、yij1与yij2是横通道圆弧段与隧道圆弧段的y值范围交集的上下限。
28、更进一步的方案，当两段圆弧的y值范围没有交集时，vhi-sj＝0。
29、更进一步的方案，所述步骤s2中，根据所述通用公式，可推导得到所述横通道轮廓与隧道二衬外轮廓从渐变段开始围成的总体积公式为：
30、
31、更进一步的方案，根据横通道轮廓与隧道二衬外轮廓从渐变段开始围成的总体积公式分别计算总体积v1和总体积v2，并通过作差公式计算得到交叉口渐变段二次衬砌体积，所述作差公式为：
32、v二衬＝v1-v2；
33、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
34、本专利技术提供了一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法及终端，先计算交叉口渐变段处的横通道上任意圆弧与隧道上对应圆弧所围成的三维立体体积，基于统一的计算公式进行进一步组合，可用于隧道交叉口工程量的计算，将方法进行程序化之后可实现通用性，精确性、高效性及自主可控性。本专利技术可计算单心圆、三心圆及五心圆等不同断面形式的横通道与隧道90°正交的交叉口衬砌工程量，具体来讲，可以计算隧道交叉口渐变段衬砌断面洞身开挖量、预留变形量、初支喷射混凝土量、二衬混凝土量等隧道断面工程量。
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1.一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，包括相互正交的隧道和横通道，其特征在于，还包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，在根据定积分推导公式之前，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用定积分所推导的体积公式为式一：
4.根据权利要求3所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用定积分推导体积公式还包括以下推导步骤：
5.根据权利要求4所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据所述辛普森积分法，可得到第i段横通道圆弧Hi与第j段隧道圆弧Sj形成的立体图形体积的通用公式：
6.根据权利要求5所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，当两段圆弧的y值范围没有交集时，VHi-Sj＝0。
7.根据权利要求5所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算
8.根据权利要求7所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，根据横通道轮廓与隧道二衬外轮廓从渐变段开始围成的总体积公式分别计算总体积V1和总体积V2，并通过作差公式计算得到交叉口渐变段二次衬砌体积，所述作差公式为：
9.一种终端，其特征在于，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法。
10.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，包括相互正交的隧道和横通道，其特征在于，还包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，在根据定积分推导公式之前，还包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，利用定积分所推导的体积公式为式一：
4.根据权利要求3所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，利用定积分推导体积公式还包括以下推导步骤：
5.根据权利要求4所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据所述辛普森积分法，可得到第i段横通道圆弧hi与第j段隧道圆弧sj形成的立体图形体积的通用公式：
6.根据权利要求5所述的一种隧道正交交叉口衬砌工程量通用程序计算方法，其特征在于，当两段圆弧的y值范围没有交集时，vhi-sj＝0。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵大权，袁松，王希宝，黎良仆，刘明刚，郭治岳，张生，张宁，冉龙洲，姚萌，白赟，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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