地下空间院-结构-李勇-科技论文类-PLM软件在地下通道工程三维设计中的应用.doc

参赛类别：科技论文类 PLM软件在地下通道工程三维设计中的应用 地下空间院 李勇 摘要：通过实践证明，Dassualt system（DS）提供的PLM平台应用于建筑工程设计当中是可行的，但在地下通道设计中，使用PLM平台实现BIM技术暂时还只是处于探索阶段。本文主要探讨运用PLM平台软件实现地下通道三维建模技术。 关键词：PLM，地下通道，三维设计 The Application of PLM in 3D design of underground tunnel Designs Underground Space and Urban Transportation Design Institute Yong Li Abstract：Although The application of PLM in building design is applicable, using PLM platform to realize BIM technology in underground tunnel design is still in research phase. This article will discuss how to utilize PLM software to realize 3D design of underground tunnel. Key Words：PLM，underground tunnel, 3D design 1．前言[1] 目前，建筑行业当中正在大范围的推广应用由Autodesk公司所提出的BIM（建筑信息模型）平台，该平台系列软件完全颠覆了原有的2D设计模式，向建筑行业的从业人员展示了从所未有的全新设计体验。不过如果要将BIM系列软件应用于地下通道工程当中，无论是建模方面，还是计算分析方面都存在着诸多的问题亟待解决。 PLM即Product lifecycle management，其含义为产品全生命周期管理。该理念由法国著名软件开发商Dassualt system（DS）公司提出，主要应用于工业设计行业。围绕PLM理念，DS公司推出了专业的建模软件Catia，计算分析软件Abaqus，虚拟现实软件Virtools和模拟制造软件Delmia。 追溯PLM理念的起源，不难发现PLM系列软件的推出远早于BIM，并以其强大的三维空间建模能力闻名于世。那DS公司所推广的PLM平台能否解决BIM平台所存在的问题呢？ 本文将结合武汉王家墩中心商务区地下环路工程，探索PLM软件解决BIM平台无法创建的三维空间线路模型问题。在此基础上，并提出相关建模过程可能遇到的关键问题解决方案。 2．武汉王家墩中心商务区地下环路工程概况 王家墩中央商务区位于武汉市总体规划确定的中央活动区内，其东临常青路、青年路，南至建设大道，西临汉西路，北至发展大道，总用地面积为7.41公顷。武汉王家墩中心商务区地下环路工程环廊长约1.9公里，采取单向环路组织，3车道规模。设有6进6出共12处进出匝道与地面道路、黄海路隧道直接相连。环廊内部同时还设有独立出入口联系地下核心区内地块的停车空间。 3．DS平台软件三维建模方式探索[2] 3.1 获取线路坐标 DS平台三维建模是基于其旗下的Catia进行建模。不过在应用过程中，作者发现目前，Catia无法自主通过识别已有线路从而计算出道路中心线坐标。要实现该功能，可采取的方式是通过利用原有的AutoCAD的二次开发的命令来合并现有的线路中心线的平面线型和纵断面线型，将二者拟合后，计算得到可以控制精度的中心线坐标。 3.2 导入线路坐标至Catia中 在得到道路中心线坐标后，首先需要先对坐标文件进行修改并提取出相关点坐标至EXCEL文件当中。如下图所示： 然后利用Catia的二次开发宏读取上面的坐标文件，自动生成地下通道的三维空间点。 3.3 连接坐标点 连接各坐标点的方法有三种。 第一种是直接使用Catia曲面模块中的折线功能连接，这种方法较为简单，但是所连接得到的曲线并不光顺，对后期高性能分析时划分网格非常不利。 第二种方法，则是采用样条曲线功能连接各点。采用这种方式所得到的线条非常光顺，满足后期计算模型的要求，但是对于武汉王家墩这类环路工程来说，这种方式还是存在着一定的缺陷，由于样条曲线的连接方式是每连接一点，就会对前面连接的线段的曲率进行分析并延续上一线段的端点曲率至新线段。比方说有A、B、C三点，先连接AB点形成线段Lab，再连接BC两点的时候就会出现新线段BC在B点的曲率仍然按原有Lab在B点的曲率进行过渡，这样就会导致在线段BC将会在B点附近出现较大曲率的弯曲，这样模型将会出现较大偏差。 从下面这张线条曲率分析图我们亦可看出，采用样条曲线连接，系统为使模型