[發明專利]一種基于BIM的盾構隧道正向設計方法、系統及介質

在審

• 申請號: 202111471231.7
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114233323A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 蔡國輝;韓可林;徐國強;周洪云;閆普陽;張靜;邵正峰;牛書儒;江柳;戴小龍
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第八工程局有限公司
• 主分類號: E21D9/14
• 分類號: E21D9/14;E21D11/08;G06T17/05
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉;譚武藝

1.一種基于BIM的盾構隧道正向設計方法，其特征在于，包括在第N環管環的盾構前向平面①上拼裝第N+1環管環，拼裝第N+1環管環時包括確定第N+1環管環的固定空間姿態以及空間角度旋轉姿態，且所述第N+1環管環的固定空間姿態為以第N環盾構前向中心點②為中心起點，以第N環盾構前向所在平面法向量所在直線③為中心軸進行定位；所述第N+1環管環的角度旋轉姿態的確定方法包括：基于管環縱向拼接的定位孔數量j確定第N+1環管環的可旋轉位置⑥數量k且滿足k＝j，在第N+1環管環的k種可旋轉位置⑥中，選擇其中使得第N+1環管環的中心軸線更貼近盾構的三維中心線的可旋轉位置⑥作為最佳的可旋轉位置⑥，并基于最佳的可旋轉位置⑥得到第N+1環管環的角度旋轉姿態。

2.根據權利要求1所述的基于BIM的盾構隧道正向設計方法，其特征在于，所述選擇其中使得第N+1環管環的中心軸線更貼近盾構的三維中心線的可旋轉位置⑥是指選擇其中使得第N+1環管環的中心軸線、盾構的三維中心線夾角最小的可旋轉位置⑥。

3.根據權利要求1所述的基于BIM的盾構隧道正向設計方法，其特征在于，所述在第N環管環的盾構前向平面①上拼裝第N+1環管環的調用步驟包括：

1)初始化第一環管環的固定空間姿態以及空間角度旋轉姿態、管環寬度以及盾構隧道三維中心線長度，將第一環管環作為初始的第N環管環，跳轉下一步；

2)進行盾構隧道路線設計以及管環設計；

3)在第N環管環的基礎上，確定長度為管環寬度的第N+1環管環，調用在第N環管環的盾構前向平面①上拼裝第N+1環管環；

4)判斷前N+1環管環的管環寬度累加量大于盾構隧道三維中心線長度是否成立，若成立則判定盾構隧道正向設計完成；否則將第N+1環管環作為新的第N環管環，跳轉步驟3)。

4.根據權利要求3所述的基于BIM的盾構隧道正向設計方法，其特征在于，步驟3)中在判定盾構隧道正向設計完成之后，還包括獲取設計完成得到的盾構隧道排布的擬合三維中心線，判斷盾構隧道的擬合三維中心線相對設計三維中心線而言是否可行，若可行，則判定設計完成得到的盾構隧道排布滿足設計要求，否則判定設計完成得到的盾構隧道排布不滿足設計要求，并跳轉執行步驟2)以調整優化盾構隧道路線設計以及管環設計。

5.根據權利要求3所述的基于BIM的盾構隧道正向設計方法，其特征在于，所述盾構隧道路線設計的步驟包括：

A1)獲取盾構區間地形，根據盾構區間地形創建盾構區間地形曲面；

A2)根據盾構區間地形曲面進行盾構隧道的平面線設計和縱曲線設計；

A3)根據設計得到的盾構隧道的平面線、縱曲線創建盾構隧道的三維中心線；

A4)獲取盾構隧道的三維中心線的起點坐標(x₀,y₀,z₀)并導出盾構隧道的三維中心線；

A5)將盾構隧道的三維中心線的起點坐標(x₀,y₀,z₀)移動至空間原點(0,0,0)位置，從而得到轉換坐標后的盾構隧道的三維中心線。