(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111662852.3 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 广东赛达交通科技股份有限公司 地址 510000 广东省广州市天河区珠 江新 城华明路13号2401房自编04 号 (72)发明人 马遥　惠兴田　黄奕辉　丁俊文　 杜谟远　张春成　李艺林　杜欣　 赵静　 (74)专利代理 机构 广州蓝晟专利代理事务所 (普通合伙) 44452 代理人 石文茜 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片 选型方法 (57)摘要 本发明公开了隧道盾构管环衬砌结构的建 模、 排版及管片选型方法， 包括： S1搭建Revit及 Dynamo环境； S2编制 管环衬砌自动创建程序； S3 编制管环衬砌自动排版及 施工模拟程序； S4编制 基于正向设计理念的管片结构自动选型程序。 本 发明通过对不同的设计参数驱动进行建模， 既保 证了模型的精度， 又可以快速创建盾构模型； 通 过已有通用程序对管环进行快速自动排版， 便于 不同施工方案之间的快速比选； 通过已有通用程 序能够较准确的预知已确定方案的盾构线路偏 移量； 基于已有设计线路， 可以快速的进行管片 选型， 辅助设计进行不同设计方案的比选 。 权利要求书4页 说明书10页 附图6页 CN 114386143 A 2022.04.22 CN 114386143 A 1.隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1搭建Revit及Dynamo环境； S2编制管环衬砌自动创建程序； S3编制管环衬砌自动排版及施工模拟程序； S4编制基于正向设计理念的管片结构自动选型程序。 2.根据权利要求1所述的隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型方法， 其特征 在于， 管环衬砌自动创建程序， 包括： (1)未剪切的管环实体自动创建， 依据的逻辑关系为： 通过生成的两个圆柱体相互剪切 形成管环实体， 生成的管环实体关于XY平面对称； (2)管环楔形量自动创建， 依据的逻辑关系为： 采用不共线的点和线形成面， 随后利用 所生成的面去切割管环实体， 使得 管环实体具有一定的楔形量； (3)衬砌结构环缝自动创建， 依据的逻辑关系为： 将环缝实体与具有楔形量的管环实体 行布尔差集 运算来创建管环 环缝； (4)管环间螺栓孔自动创建， 依据的逻辑关系为： 将管环间螺栓实体与具有楔形量的管 环实体进行布尔差集 运算来创建管环间螺 栓孔； (5)管片间螺栓孔自动创建， 依据的逻辑关系为： 将管片间螺栓实体与具有楔形量的管 环实体进行布尔差集 运算来创建管片间螺 栓孔； (6)管环纵缝自动创建， 依据的逻辑关系为： 将 纵缝实体与具有楔形量的管环实体进行 布尔差集 运算来创建管环纵缝； (7)管环注浆孔自动创建， 依据的逻辑关系为： 将注浆孔实体与具有楔形量的管环实体 进行布尔差集 运算来创建管环 注浆孔； (8)将环缝、 纵缝、 螺栓、 注浆孔与管环衬砌实体进行布尔差集运算， 最终形成管环衬砌 实体结构。 3.根据权利要求2所述的隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型方法， 其特征 在于， 管环环缝、 纵缝、 管环间螺栓孔、 管片间螺栓孔、 注浆孔均是由相应实体族文件与管环 衬砌实体进 行布尔差集运算所形成的； 管环、 管片间螺栓孔 实体族文件创建过程中， 曲线段 螺栓孔的创建采用直线拟合的方式进行， 拟合 直线段分段长度为10 cm。 4.根据权利要求1所述的隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型方法， 其特征 在于， 管环衬砌自动排版及施工模拟程序， 包括： (1)自动计算管环衬砌的偏转度数， 计算依据的逻辑关系为: ‑管环衬 砌的偏转角度； δ ‑转弯环楔形量的一半； D ‑管环衬砌外径； (2)依据盾构线路长度， 自动计算所需管环衬砌数量， 包括标准环和转弯环， 计算依据 的逻辑关系为： 取整(盾构线路长度/管环幅宽)+1； (3)依据盾构线路特 征， 自动计算所需转弯 环个数， 依据的逻辑关系为： ‑管环衬砌的偏转角度； R ‑曲线段处的转弯半径； π ‑原周率3.1415926； l ‑曲 线段长度， 曲线段为缓和曲线或圆曲线或二 者的组合； (4)在特征曲线处自动 计算每次偏转对应的长度， 特征曲线包括圆曲线和缓和曲线， 依权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114386143 A 2据的逻辑关系为： θ‑管环衬砌的偏转角度； R ‑曲线段处的转弯半径； l0‑缓 和曲线或是圆曲线或是二 者的总长度； (5)自动计算管环布置直线段、 曲线段坐标点位， 直线段坐标计算依据的逻辑关系为： x ＝管环幅宽*cosA， y＝管环幅宽*sinA， 平面相对坐标默认的起始点相对坐标系原点为(0, 0)， 其中A ‑直线段斜率对应的角度； x ‑直线段起始端点处对应的横坐标； y ‑直线段起始端点 处对应的纵坐标； 曲线段坐标计算依据的逻辑关系为： xn＝xn‑1+1.5sin(∑ θ )， yn＝yn‑1+1.5cos(∑ θ )， θ ‑管环衬砌的偏转角度； (6)理论计算线路与设计线路拟合偏差自动求取， 依据的逻辑关系为： 计算各布置点位 在XY平面内的相对坐标， 采用Curve.CoordinateSystemAtSegmentLength节点将相对坐标 对应的原点为(0,0,0)的世界坐标系转换到缓和曲线在直缓点处的坐标系上， 便得到每个 管环衬砌的实际坐标点， 采用NurbsCurve.ByPoints节点生成理论计算曲线， 随后采用 Geometry.DistanceTo节点求取理论计算曲线与设计曲线的拟合偏差， 相互偏差距离控制 在±5cm范围内， 则符合施工规范要求； (7)直线段处对应的标准环、 曲线段处对应的转弯环数据自动分流， 依据的逻辑关系 为： 将直环与转弯环的数据通过一定的方式分别过滤出来， 便于后续直线段及曲线段管环 衬砌的布置； (8)标准环、 转弯环初始坐标系及在实际项目中对应的空间坐标系自动 计算确定， 转弯 环初始坐标系确定依据的逻辑关系为： 通过获取原点坐标系的原始坐标系、 原点及Z轴、 转 弯环所处位置的偏转角度来计算生成转弯环的初始 坐标系； 衬砌环在实际项目中对应的空 间坐标系形成依据的逻辑关系为： 实际坐标系的确立过程主要是以每个衬砌环的实际坐标 点为原点， 以缓和曲线在ZH点处的坐标系的X轴 为X轴、 Y轴 为Y轴， 建立一系列坐标系， 同时 这些坐标系依次绕 自身Z轴旋转， 旋转角度为衬砌环对应的偏转角度或拟合角度的累加， 得 到每个衬砌环的实际坐标系； (9)依据施工顺序进行盾构施工自动模拟。 5.根据权利要求4所述的隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型方法， 其特征 在于， 依据施工顺序进行盾构施工自动模拟， 包括： (1)通过Dynamo 程序获取Excel表中点 位数据并形成管环衬砌放置实际点 位； (2)在对应实际点位处放置管环衬砌布置平面， 该平面的法向量与对应实际点位所在 曲线位置处的切向量平行， 同时在该平面上绘制任意给定半径的圆， 并获得圆上对应比例 处(0.2,0.5,0.8)的点 坐标； (3)对奇数环和偶数环数据进行分流； (4)在奇数环位置和偶数环位置分别对应放置管环衬砌； (5)调用周期性函数对管环衬砌施工进行模拟。 6.根据权利要求5所述的隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型方法， 其特征 在于， 依据盾构线路的长度确定盾构施工模拟 循环周期； 创建对应参数点位处的平面圆， 同 时将该圆按照一定的比例进行划分， 在相应比例处按照顺时针或是逆时针方向布置平面 点， 随后依据该平面 点位放置管环衬砌。 7.根据权利要求4所述的隧道盾构管环衬砌结构的建模、 排版及管片选型方法， 其特征 在于， 设计线路与理论计算线路拟合偏差求取的方法， 包括：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114386143 A 3