适用于水利水电工程规划设计阶段场地平整的设计方法与流程

本发明涉及土建工程，具体涉及一种适用于水利水电工程规划设计阶段场地平整的设计方法。

背景技术：

1、土石方开挖、回填量是土建工程成本核算的重要指标，对于在高山峡谷的大型水利水电工程，场地平整工程往往涉及大区域、大体量的土石方开挖、回填工作。在规划设计阶段，快速计算土石方、确定开挖开口线、填筑渣脚线的位置非常重要。

2、目前，随着bim技术的普及，三维设计软件逐渐被应用于水利水电工程的规划设计，然而，其部分功能无法很好地满足水利水电工程场地平整的设计需求，水利水电工程的场地平整由于需求面积大、地形复杂，经常涉及需要设置多级马道的开挖回填边坡，3de、civil3d等平台的原生功能无法满足规划设计的效率要求，他们的缺点如下：

3、如果使用3de进行场地平整设计，虽然可以创建断面草图、参数化放坡，但受制于电脑硬件配置、求交集计算的容错率、地形精度的影响，很容易出现计算时间长、中途报错的问题。

4、而civil3d相比于3de虽然容错率高、土石方计算速度快，但缺乏快速生成多级放坡的功能。目前常用的三种civil3d创建场地放坡方法的如下：

5、1.用civil3d的传统放坡方法，若运用“gradetosurface”的放坡样式只能进行一次放坡，不能满足多级马道的设计要求；

6、2.若采用“gradetorelativeelevation”的放坡样式则需要将一级一级地进行放坡、设置参数，再对生成的曲面进行二次处理，最后利用体积曲面计算挖填方量，放坡的方法操作繁琐，且面对规划设计阶段方案需要多次调整的情况下，操作较为不方便；

7、3.如果利用“部件装配道路模型”的方法，civil3d并未提供现成的部件，在利用现有部件创建装配时与“放坡”功能同样操作繁琐。虽然有人使用subassemblycomposer创建了新型部件来弥补相关部件，但往往也需要逐级改动边坡、马道数据，对生成的曲面进行裁剪处理才能满足设计需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是bim面向水利水电工场地平整设计的不足，目的在于提供一种适用于水利水电工程规划设计阶段场地平整的设计方法，提高人员在水利水电工程规划设计阶段渣场、场地平整设计的工作效率和设计精度。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种适用于水利水电工程规划设计阶段场地平整的设计方法，包括：

4、s1、获取原始场地地形数据，并将其转化为三维空间点数据、等高线数据或特征线数据；

5、s2、利用civil3d创建地形曲面，并确定研究范围，根据研究范围对地形曲面进行裁剪和处理；

6、s3、确定场地平整的基准线，并生成要素线；

7、s4、利用civil3d的放坡功能，输入放坡参数后，创建场地平整模型，并初步试算土石方挖填量；

8、s5、判断土石方挖填量是否满足需求；若不满足，则调整放坡参数或要素线位置，并跳转步骤s4；若满足，则进行步骤s6；

9、s6、确定土方石挖填量，并通过多级挖填边坡部件创建道路模型；

10、s7、利用道路模型生成设计曲面，并利用civil3d中体积面板工具，获得最终土方石挖填量。

11、可选地，步骤s3中，场地平整的基准线为场地边界，根据施工总布置的规划，利用等高线以及曲面信息，确定场地的基准线的位置，并将该基准线转换为要素线。

12、可选地，步骤s4中，初步测试场地土石方量，利用civil3d的放坡功能中的gradetosurface的放坡样式，通过输入场地平整基准线高程、平整基准线位置或放坡坡度参数，创建简单的场地平整模型来初步试算场地平整的土石方挖填量。

13、可选地，步骤s5中，根据施工总布置的边界条件以及土石方的开挖填筑需求，核验场地坡脚线的范围的土石方挖填方量是否满足要求。

14、可选地，步骤s6中多级挖填边坡部件的创建方法包括：

15、s1、定义边坡高度h1、开挖坡度sw、回填坡度st、马道宽度wm、马道坡度sm，并输入参数初始值；

16、s2、在input/outputparameters中定义开挖或回填的边坡起始点p1(x,y)；

17、s3、通过p1确定双精度浮点型变量边坡坡度sv、双精度浮点型变量边坡高度hv、双精度浮点型变量马道坡度smv的取值，设定以上三个参数会根据初始点p1与目标曲面的相对位置关系取值；

18、s4、定义判断开挖回填边坡是否为单级边坡的点ap1，其中ap1为p1点以边坡坡度sv放坡至目标曲面的生成点；

19、s5、若p1与ap1的垂直距离小于一级边坡，则使用单级边坡；

20、若p1与ap1的垂直距离大于一级边坡，则使用多级边坡；

21、s6、定义开挖或回填的边坡终点pn；

22、若为单级边坡，则连接p1与pn，生成单级边坡对应的道路模型；

23、若为多级边坡，则获取多个中间放坡点px，依次连接p1、多个px与pn，生成多级边坡对应的道路模型。

24、具体地，单级边坡对应的道路模型的生成方法包括：获得p2点，p2点是p1点经过sv放坡至目标曲面生成的点，定义p1与p2之间的连接线l2，l2为单级边坡对应的道路模型。

25、具体地，多级边坡对应的道路模型的生成方法包括：

26、定义p2点，p2点为p1根据sv、h1的放坡点；

27、定义连接线l2，l2线为p1与p2的连接线；

28、定义p3点，p3点为p2根据smv、wm的放坡点；

29、定义连接线l3，l3线为p2与p3的连接线；

30、定义loopgeometry对象lo1，lo1以l2、l3为基础，以目标曲面为连接对象；

31、设定looprepetition的限制最大数值n，其中n为整数；

32、设定pn为lo1执行的终点位置的同位点，设定x和y的偏移值；

33、设定pn点为pn点依据边坡坡度sv放坡到曲面的点；pn与pn点通过ln连接，其中pn为放坡至曲面的终点；

34、依次连接l2、l3、……、ln，获得多级边坡对应的道路模型。

35、可选地，其中x和y的偏移值为0。

36、进一步，创建preview窗口，获得道路模型的展示界面。

37、可选地，将设计曲面存储并输出为stl通用格式。

38、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

39、本发明中的方法采用了“先初试，再详算”、“先利用部件创建场地曲面，再调用到其他三维设计平台”的设计思路，提高了水电工程场地的设计效率和容错性，有利于规划设计方案的制定，避免了因基准线选择不合理、模型细节复杂导致的计算时间过长，软件卡顿。

40、本发明中采用的方法可以规避传统方法需要逐级修改参数，裁剪曲面的繁琐操作，生成的设计曲面也可以通过转换格式导入到其他三维设计平台(如3de)直接使用，以满足水利水电工程规划设计阶段场地平整设计的使用，提高设计人员的工作效率。