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    CIVIL3D在黑沙洲航道整治二期工程设计中的应用.doc

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    CIVIL3D在黑沙洲航道整治二期工程设计中的应用.doc

    CIVIL3D 在黑 沙 洲 航 道整 治 二 期 工程 设 计中的应用 何洋 中 交 第二 航 务工 程 勘察 设 计院 有 限公 司 摘 要 以黑沙洲航道整治二期工程为例, 采用CIVIL3D 软件进行航道整治工程设计, 对CIVIL3D 在航道整治工程设计中的一些典型应用, 提出了相应解决方法。 结果 表明, CIVIL3D 在航道整治工程河床演变分析、结构设计、可视化交底等方面有 较大应用价值, 其强大的三维设计功能可显著提高设计人员工作效率。 关键词 CIVIL3D; 航道整治; 三维设计; 动态关联; 0 前言 CIVIL3D 软件广泛适用于总图设计、 勘察测绘、 水利水电等众多工程领域, 其以 模型为核心的设计方式和强大的批量处理、 动态更新功能大大缩短了方案的调整 和修改时间, 使设计人员有更多精力用于优化设计。 目前关于CIVIL3D 在航 道整治工程设计应用方面的文献很少, 本文针对CIVIL3D 在黑沙洲航道整治二期工程中的应用, 提出 CIVIL3D 在航道整治工程设计中应 用的一些关键问题的解决方法。 1 工程概况 黑沙洲航道整治二期工程位于长江下游安徽省境内黑沙洲水道, 上距铜陵市约 62km, 下距芜湖市约 50km, 水道上起板子矶, 下至高安圩, 全长约 14km。在特 大洪水年中, 黑沙洲水道冲淤变化相对较大, 南水道过渡段左槽冲刷、 右槽淤积 现象明显, 航道条件变差。本工程建设内容为心滩梳齿坝工程、原一期工程3 潜坝和4 潜坝及坝田加固工程、天然洲左缘护岸工程、天然洲右缘护岸加固工 程、 右岸新港护岸加固工程以及建筑物专用标7 座。 工程总体布置如图1 所示 建 筑物专用标未在图中示意 。 2 CIVIL3D 在工程中 的应用 2.1 河床 演变分 析 河床演变是航道整治工作的重要环节, 能否掌握河道的演变规律, 将直接涉及 到航道整治原则确定的正确性和整治工程布置的合理性。 图1 工程总体布置图 下载原图 地形资料是河演分析的基础, 做好河演分析需对多年、 多次测图地形进行对比统 计分析, 其重复性强, 工作量大。 利用CIVIL3D 曲面功能, 可快速、 动态地进行多时段、 多格式测量地形数据统计 分析及可视化显示, 为河床演变分析提供数据支撑, 其主要实现方法如下 1 利用 CIVIL3D 等高线和图形对象添加功能, 快速读取测量地形图中的多段 线、 高程点、 特征线等高程信息, 生成三维可视化地形曲面 如图2 所示 。该 图所示为工程3 潜坝和4 潜坝之间因水流冲刷而形成的最大约为 28m 的冲坑, 其将作为后续设计关注的重点。 2 重复第一步, 生成多个地形曲面, 并在 CIVIL3D 中分类管理。 3 利用 CIVIL3D 体积曲面和高程分析功能, 进行各个时段的河道地形冲淤分 析。 4 利用 CIVIL3D 表格统计功能, 自动统计不同区段冲淤面积、 厚度、 体积, 同 时自动 生成数据统计表格 如图3 所示 。 该图所示为工程 2016 年 3 月与2016 年9 月两次测图的河床冲淤变化情况, 统计表格给出了两次测图不同河床区域 的冲淤厚度、面积及体积。 图2 冲坑处三维地形曲面 下载原图 图3 河床冲淤分析图 下载原图 2.2 结构 设计及 方案 调整 航道整治工程整治原理复杂、 影响因素众多、 影响条件善变, 平面方案不得不进 行多次调整。 对于每一次的调整, 结构设计还需提供相 应推荐方案, 并统计工程 量, 进行整个工程项目总投资、经济效益等综合比较。 方案的多次调整, 将使设计人员不断的陷入重复画图及工程量统计的泥陷, 工 作量巨大, 疲于机械劳动。 因此, 设计人员难有更多时间和精力思考工程方案的 优化, 在时间比较紧的时候更会增加出错的风险。 利用CIVIL3D 快速建立多方案动态三维设计模型, 基于该模型批量提取断面图 及自动统计工程量, 其主要实现方法如下 1 利用 CIVIL3D 部件编辑器功能快速建立参数化的航道整治工程典型横断面 如图4 、图5 所示 。 2 确定坝体轴 线或护岸控制线平面位置。 3 在 CIVIL3D 中进行坝体轴线或护岸控制线纵断面设计。 4 导入已定制的部件, 利用CIVIL3D 道路功能, 生成动态三维设计模型 如 图6 所示 。 5 基于设计模型批量生成横断面图及统计工程量 如图7、图8 所示 。 图41 顺坝典型横断面 CIVIL3D 部件编辑器 下载原图 图5 左缘护岸典型横断面 CIVIL3D 部件编辑器 下载原图 图65 齿坝三维设计模型 下载原图 图7 CIVIL3D 批量生成设计断面图 下载原图 图8 CIVIL3D 工程量统计表 下载原图 结构横断面的宽度、 坡度、 尺寸及高程标注都是与三维设计模型文件动态关联的, 只要设计模型 比如断面形式, 轴线位置, 原始地形 发生变化, 结构横断面设计线、 尺寸标注、 工 程量等都会动态更新, 在每次方案调整后, 不必再重新读 断面、 画断面图、 计算 工程量, 避免大量重复劳动, 工作效率及设计质量有明显 的提升。 2.3 可视 化交底 传统航道整治工程设计交底, 采用二维平面图纸与口头描述结合, 对于复杂结 构、 异形结构、 衔接段结构, 需要施工人员自行想象, 不直观。 传统二维图纸难 以描述整治建筑物复杂位置, 设计意图难以正确传达, 施工质量难以保证。 利用CIVIL3D 道路实体功能和曲面实体功能, 生成三维实体模型, 进行三维可 视化设计交底, 其主要实现方法如下 1 抛石加固实 体模型生成。 创建抛石加固曲面, 给曲面添加抛石加固边界, 利 用曲面拉伸实体功能生成抛石加固三维实体模型 如图9 所示 。 图93 潜坝与4 潜坝间抛石加固模型 下载原图 2 新建护岸、 顺坝及齿坝实体模型生成。 基于设计模型, 利用CIVIL3D 道路提 取实体功能, 生成新建护岸、顺坝及齿坝实体模型 如图10、图11 所示 。 图1 05 齿坝三维模型图 下载原图 图1 1 左缘护岸三维模型图 下载原图 图9 中施工人员对3 和4 潜坝坝田间栅格形式填槽抛石施工后效果一目了然。 图10 中, 施工人员可直观查看齿坝坝身不同断面形式、齿坝过渡段结构形式及 齿坝坝头衔接形式。图 11 可以清楚看到护岸枯水平台、截流沟、鱼巢砖等三维 结构及相互位置, 帮助施工人员了解整治建筑物的空间关系, 加深其对整治建 筑物的认识, 指导其后期施工。 3 结论 本文介绍了CIVIL3D 在黑沙洲航道整治二期工程中的一些典型应用, 其三维可 视化、动态关联等特性可明 显提高设计人员工作效率、丰富设计成果。 CIVIL3D 目前在航道整治工程方面的应用还处于发展阶段, 如何基于该软件二 次开发适合航道整治设计的功能模块、 模型信息如何与其他三维软件进行数据交 互、设计模型如何用于施工及运维将会是我们后续十分关心的问题。 参考文献 [1] 兰立伟, 严杰.Auto CADCIVIL3D 在水利工程设计中的应用[J].中国水运 下 半月 , 2009 12 120-123. [2] 李晶, 张胜东.Autodesk CIVIL3D 在平原水库坝体及库盘开挖设计中的应用 [J]. 吉林水利, 2013 06 34-36. [3] 王雯珏.CIVIL3D 在 电厂总图道路设 计中的应用[J].武汉大学学报 工学版 , 2013 S1 5-8. [4] 侯林高.CIVIL3D 在 山地总图施工图设计中的应用[J].电子制作, 2013 S1 84-85. [5] 徐刚, 冯海.浅谈Auto CADCIVIL3D 软件在征地移民专业的应用[J]. 新疆水利, 2011 05 26-29. [6] 张圆.三维总图设计 理论及其应用研究[D]. 西安西安建筑科技大学, 2009.

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