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        OpenRoads Designer在河道三維正向設(shè)計的應用

        2022-08-02 06:47:10潘濤
        東北水利水電 2022年7期
        關(guān)鍵詞:中心線護岸廊道

        潘濤

        (上??睖y設(shè)計研究院有限公司,上海 200434)

        0 引言

        目前,數(shù)字化、信息化已經(jīng)成為新時代各行各業(yè)發(fā)展的主流。2018 年以來,水利部在水利信息化建設(shè)上多次提出發(fā)展要求,并出臺了水利行業(yè)BIM 應用指導意見和有關(guān)標準,全力推進BIM 在水利工程的應用。響應國家政策與行業(yè)發(fā)展需要,BIM 技術(shù)在水利工程領(lǐng)域應用越來越廣泛,特別是水閘、泵站、船閘、水電站等單體工程,相關(guān)軟件較為成熟,已經(jīng)基本滿足設(shè)計的需要。但在河道、堤防等復雜線性工程方面,BIM 技術(shù)應用推廣速度滯緩[1,2]。

        由于傳統(tǒng)二維設(shè)計出圖已經(jīng)能夠滿足目前國內(nèi)設(shè)計院業(yè)務(wù)上的需要,加上BIM 正向設(shè)計尚不成熟,國內(nèi)各設(shè)計單位在河道方面的BIM 推廣應用持觀望態(tài)度。BIM 正向設(shè)計的不成熟主要體現(xiàn)在:無專業(yè)的設(shè)計軟件、缺乏相應的設(shè)計標準與交付標準、學習成本較高、前期標準化設(shè)置工作復雜等[3,4]。本文以吳淞江工程(上海段)蘇州河西閘工程河道部分為例,探索OpenRoads Designer(簡稱ORD)在河道正向設(shè)計中的應用,深度挖掘其優(yōu)勢,打通三維設(shè)計與二維出圖的流程。

        1 工程概況

        吳淞江為黃浦江最大支流,流經(jīng)江蘇省和上海市,歷史上是太湖排水入海的重要通道,吳淞江工程是解決太湖流域水利問題的一項重要民生工程[5]。蘇州河西閘位于蘇州河與藻溫藻浜交匯口以東,是吳淞江工程的有機組成部分,其建設(shè)對統(tǒng)籌洪澇矛盾、保障上海市中心城區(qū)的防洪排澇安全、保障蘇州河成為上海建設(shè)“卓越的全球城市”的代表性空間和標志性載體新使命等均具有重要意義。項目主要工程內(nèi)容包括新建蘇州河西閘和蘇州河(溫藻藻浜~蘇州河西閘段)河道工程。

        該工程河道段起點為蘇州河與溫藻藻浜的交叉口,終點為蘇州河西閘,河道總長2.08 km,其中新、改建護岸2.64 km。對該段河道進行疏浚,河口寬度維持現(xiàn)狀,底高疏浚至-2.0 m,底寬不小于30.0 m。

        2 正向設(shè)計總體思路

        ORD 是Bentley 公司旗下一款專業(yè)的道路設(shè)計BIM 軟件,廣泛應用于道路、地下管線、給排水設(shè)計等[6]。從軟件的功能來看,適用于長距離線性工程的三維設(shè)計,因此可以變相地用于河道三維設(shè)計中。

        該工程運用ORD 軟件進行河道正向設(shè)計總體思路如圖1 所示,主要包括以下內(nèi)容。

        圖1 河道正向設(shè)計流程圖

        1)基礎(chǔ)資料收集。進行河道三維建模前,需收集工程范圍內(nèi)地形地質(zhì)三維模型、設(shè)計河道中心線、規(guī)劃藍線。

        2)河道三維模型建立。使用ORD 軟件進行三維建模,建模主要分為地形模型導入、河道中心線導入、符合工程實際的材料定義、橫斷面模板設(shè)計、廊道生成、現(xiàn)狀護岸線控制。

        3)生成圖紙及工程量。在最終模型中進行平面分幅圖、典型斷面圖、河道套繪圖出圖,利用軟件工程量生成功能,進行項目工程量統(tǒng)計。

        4)拓展應用。運用ORD建模成果可進一步進行動拆遷統(tǒng)計、三維實景模型展示、方案比選等。

        3 正向設(shè)計操作流程

        3.1 導入地形

        ORD 中生成地形模型的方法有很多,如導入TXT 文件創(chuàng)建地形、通過篩選方式創(chuàng)建地形、利用點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建地形、導入其它文件創(chuàng)建地形等。由于地勘專業(yè)已提供工程范圍內(nèi)地形的.tin文件,該項目采用導入其他文件的方式創(chuàng)建地形模型。

        3.2 定義河道中心線及設(shè)計護岸線

        ORD 軟件生成廊道的基礎(chǔ)是需創(chuàng)建廊道基線,對于該工程而言,廊道基線即為設(shè)計河道中心線,可從通過導入ASCII 文件創(chuàng)建,也可以直接在模型中進行繪制。

        根據(jù)河道工程項目的特點,河道中心線一般由規(guī)劃專業(yè)提供,故該項目直接提取二維文件中河道中心線的坐標、轉(zhuǎn)彎半徑、轉(zhuǎn)角等信息,通過導入ASCII 文件創(chuàng)建河道中心線,賦予其-2.00 m高程并設(shè)為激活縱斷面。創(chuàng)建完成的河道中心線如圖2。

        圖2 河道中心線

        3.3 橫斷面模板

        創(chuàng)建橫斷面模板為該項目三維建模最重要的部分,其直接影響最終三維模型的展示效果。通過廊道-模板-創(chuàng)建模板,進行橫道面模板的設(shè)計。

        該項目共設(shè)計5 種護岸形式:A 型、B1 型、B2型、B2(掌心湖)型和C 型護岸。以河道中心線為廊道基線,共有4 種左右岸組合:B1+A 型、B1+C型、B1+B2 型和B1+B2(掌心湖)型。

        為保證模型的材料屬性符合河道工程的實際特點,并方便最終工程量統(tǒng)計,在創(chuàng)建橫斷面模板前需要進行特征定義文件的創(chuàng)建。

        3.4 生成廊道

        根據(jù)河道中心線及橫斷面模板,按照樁號生成廊道(護岸)。通過創(chuàng)建點控制,將橫斷面模板中護岸參考點控制到已經(jīng)生成的設(shè)計護岸線上。另需說明的是,在后續(xù)出圖過程中發(fā)現(xiàn),若按規(guī)劃提供的設(shè)計護岸線生成模型,新建護岸存在偏離現(xiàn)狀護岸的現(xiàn)象,這與工程實際不符,因此,該項目根據(jù)地形模型重新擬合護岸線,進行護岸控制,最終三維模型如圖3—4 所示。

        圖3 三維模型總覽

        圖4 三維模型局部

        3.5 出圖

        該項目三維出圖包含3 部分。

        1)平面分幅圖,出圖步驟:命名平面圖邊界→生成圖紙→在視圖視口中隱去不需要的圖層→進行尺寸及文字標注→在圖紙視口中引用圖框→添加圖紙說明→生成PDF 圖紙。

        2)典型護岸斷面圖,出圖步驟:命名典型斷面圖邊界→生成圖紙→材料圖案填充→進行尺寸及文字標注→在圖紙視口中引用圖框→添加圖紙說明→生成PDF 圖紙。

        3)河道套繪圖,出圖步驟:設(shè)置Drawing model及Sheet model→創(chuàng)建Cross section start seed file→創(chuàng)建出圖種子文件→命名套繪圖邊界→生成圖紙→進行尺寸及文字標注→在圖紙視口中引用圖框→添加圖紙說明→生成PDF 圖紙。

        3.6 計算工程量

        ORD 軟件可在元素組件工程量或者組件數(shù)量工具中提取工程量,其中元素組件工程量可選多個廊道,但無法生成挖填方工程量;組件數(shù)量只可選擇一個廊道,但可生成挖填方工程量。該工程采用組件數(shù)量工具生成工程量表。

        4 結(jié)語

        綜合研究成果,基于ORD 進行河道正向設(shè)計是可行的,且在很多方面相較于二維設(shè)計存在優(yōu)勢:1)河道三維模型可以更好地展示設(shè)計意圖,相比傳統(tǒng)二維設(shè)計更好地指導施工。2)定義好出圖種子后,可批量出河道套繪圖,尤其對于長距離河道,極大地提高了出圖效率與準確性。3)軟件自帶的工程量統(tǒng)計功能,可以更加方便快捷準確地提取工程量。4)工程設(shè)計內(nèi)容與地形模型直接交互,在設(shè)計過程中可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計護岸線擬合不準確的情況等。

        雖然ORD 進行河道正向設(shè)計存在優(yōu)勢,但由于該軟件本身是一款道路設(shè)計軟件,在運用到河道設(shè)計中仍存在一些問題:1)橫斷面出圖時,會出現(xiàn)河底、邊坡或樁長過大的情況,目前軟件無法對剖切出的模型進行打斷或者刪除處理。2)對于不規(guī)則岸線,ORD 需利用點控制的命令進行護岸的擬合,對于圓弧段或者較曲折段,擬合效果不佳。3)目前存在無法實現(xiàn)二維設(shè)計中直接生成河道中心線、設(shè)計護岸線等控制點坐標問題。4)無法直接對標注的文字進行拖拽,導致在標連續(xù)小長度標注時存在文字重疊問題。5)標十字坐標、高程、添加二維綠化、指北針等功能,目前需要二次開發(fā)。因此,為盡快推廣BIM 技術(shù)在河道設(shè)計方面應用,設(shè)計單位急需提高自身軟件二次開發(fā)能力或與Bentley 軟件公司合作,解決目前正向設(shè)計過程中所遇問題,使得ORD 軟件更好地為河道設(shè)計服務(wù)。

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