(整理)隧道三维模型1
整理一个隧道建模的例子

一个隧道建模的例子该例子适合初学者。
使用到的软件有autocad, autocad to ansys , ansys ,txt,excel, flac3d1.2.首先把纸上的建模图形在autocad中画出2.使用autocad to ansys转换软件,可以将autocad的图形转换为ansys命令流。
3.在ansys中建模(导入命令流即可),定义材料种类、类型(属性参数可以随便输),本模型定义了11中材料,其中参数可以随便复制。
4.在ansys中剖分网格。
5.导出ansys中elemnt和node的属性参数,存入txt,再导入excel进行编辑(注意:除四面体外ansys中几乎每个单元的编号顺序与flac不一样,所以要导入excel进行编辑)6.将excel数据整理成flac命令流形式,编辑命令流7.在flac中call,即可说明:如果有ansys to flac的程序,5和6可以合为一步。
另外如果高手可以直接在ansys 中建模的话,可以不需要autocad和autocad to ansys程序。
本程序为敝人所作,可能存在一些问题,请不要随意直接在项目上使用。
上图为flac3d2.1建模图,下图为autocad图建立面,定义材料属性6.剖分网格8.导出ELIST , NLIST 数据(已经下载) 10. ELIST 数据(已经下载)转换后的SHUJU,已经成为FLAC 命令流((已经下载) FLAC 命令流 (已经下载) 12.13.这是施加约束restore tunel0112.sav plot re model mohrprop shear 0.36e10 bulk 0,6e9 coh 1e6 fric 30 tens 1e6ini dens 1500 fix z range z 2.9 3.1 fix x range x 22.836 23.036 fix x range x 104.153 104.353ELEMENTSfix y range y 11.297 11.497set largehist unbalhist gp ydis 63.593,37.208,1set grav 0 10 0plot hist 2solvesave nature.sav这是进行开挖restore nature.savini xdis=0 ydis=0 zdis=0plot remodel null range group 6 model null range group 7 model null range group 10set largehist unbalhist gp ydis 63.593,37.208,1 set grav 0 10 0plot hist 2solvesave extrav_1.sav建模完成后的图像phonixs wrote:一个隧道建模的例子(希望斑竹给我10分),该例子适合初学者。
BIM三维隧道设计

BIM三维隧道设计第1章三维隧道设计系统软件功能设计1.1三维隧道设计系统技术路线概述地质模型的建立涉及到大量的地质专业知识,从目前的实际形势看,在现有的设计平台中开发一套地质模块的功能,面临的技术风险、耗费的时间和费用都将是十分巨大的。
有鉴于此,我们认为地质模型最好要建立在一套完善的地质平台之上,利用已有地质软件生成的地质网格模型进行优化后,转换成一个符合地质实体拟合需要的中间数据格式,以方便后续进行地质实体的重构和调整。
从这一点来看,我们对地质模型平台没有特别要求,只要它最终能输出符合实体重构需要的数据格式,并附加地质实体对应的物理属性,就可以和后续的地质实体重构、隧道建模、隧道设计、隧道工程量统计、隧道工程施工图进行无缝接合。
考虑到目前的技术积累和我们在数据转换方面已经有比较完整的数据接口,如果能采用武汉坤迪的地质模型建模平台,将可以节约开发时间和开发费用;当然如果采用其他地质系统,只要它能输出符合我们需要的中间交换数据,或者提供数据读取接口,都可以将地质实体和信息转入到三维设计平台中。
以下以采用坤迪平台作为地质模型平台为例来说明整体方案及实施流程。
图1.1 三维隧道设计系统数据流程1.2在GeoEngine软件中构建网格地质模型根据地质勘测信息、点云扫描信息、探孔信息、地下水位信息等数据在地质软件中构建网格地质模型,如下图所示。
图1.2 网格地质模型最后,从地质中导出网格地质模型为我们定义好的地质数据交换格式,为后续Rhino平台上的实体地质模型拟合的准备数据。
1.3在Rhino软件中构建真实的实体地质模型由于点云和网格拟合生成三维地质地形实体技术复杂、对三维几何造型功能要求很高、要求能够对三维地质地形实体进行灵活的人工干预、要求对大体量数据的高效计算能力,鉴于以上的技术特点,提议将点云和网格拟合为实体的功能独立出来在Rhino平台上进行,以便能让Inventor平台以及后续可能考虑的Revit平台共享该部分功能。
铁路桥梁基础下穿隧道模型

8.1三维计算模型8.1.1三维实体模型图 8-1三维模型空间位置透视图图 8-4三维模型空间位置正视图8.1.2三维有限元模型(1)三维模型计算范围计算范围内的围岩采用三维实体单元计算;隧道衬砌采用三维板单元计算,桥梁结构使用三维单元计算。
为了确保三维模型有足够计算精度并尽量减少计算工作量,本次计算对计算范围进行了一定的限制。
沿隧道横向取350m,沿轨道纵向取102m,从地表向下最高处取74.2m,最低处为40.2m。
所建立的三维有限元计算模型如图8-5~图8-6所示。
图8-5 三维有限元模型(2)三维模型的计算荷载①结构自重;②隧道开挖产生的围岩释放荷载;③桥梁施工产生的围岩释放荷载;④桥面结构及车辆荷载传递到桥墩荷载;模型只建立桥桩,将桥梁结构荷载转化到桥墩上,桥台结构板荷载7500KN 分配到对应桥墩上,P1~P10上部桥墩单墩荷载为7500KN,如下图7-7所示. 在本工程计算中,桥梁荷载来源主要有两部分,一部分是桥梁结构托梁及上部结构自重,另一部分是车辆荷载作用。
现使用midas-civel桥梁软件对桥梁上部结构建模,取其中一组桥墩如下图8-7所示。
高义口西路大桥10组桥墩计算后,得出桥桩端部位置的反力,如下表8-1所示。
其空间位置参考图8-3。
8.3 三维模型计算结果8.3.1计算工况目前轨道六号线处于运营状态,所以其正上方的桥梁施工产生的围岩松动和桥墩产生的压力超载对区间隧道产生变形影响。
高义口西路桥是在轨道六号线隧道修建完毕的基础上进行施工的,所以高义口西路桥施工前的地应力场需要通过模拟轨道六号线隧道开挖得到。
计算步1-16计算轨道六号线隧道隧道施工完毕后的地应力场,其中计算步1计算自重作用下的初始应力场;计算步2~16计算轨道六号线隧道施工后的二次应力场。
计算步18~30模拟桥梁施工,本计算共30个计算步,详情如下表所示。
8.3.2初始应力场计算在桥梁施工前应首先得到围岩初始应力场,下图给出了围岩初始应力场的形成过程,其中图8-8-1为原始围岩,后续图8-8-1~图7-8-18显示了轨道六号线的隧道施工过程,分别对应开挖阶段1到开挖阶段14。
数字化隧道三维建模分析

窿莲建 霰
Tu n n e l Co n s t r u c t i o n
V0 1 . 3 3 No . 2 Fe b . 2 O1 3
数 字 化 隧 道 三 维 建 模 分 析
宋 仪 , 郭年根 , 李俊波 ,李凤 蓉 , 万和 平
p r o po s e d. Ke y wo r d s:t u n n e l mo de l i n g; d i g i t a l t u nn e l ;3 D d e s i g n
0 引 言
近年来 , 随着 我 国铁路 工程建 设 的大规模 开 展 , 利
理 、 三维地 图 等领 域 有一 定程 度 的应 用 , 其方 法 多 是采用航测 、 激光扫描 、 数 字三维 照像等技术 , 对 已经 建 成 的道路 、 桥梁、 建筑 物等进行 扫描 , 得到 目标 的外形 信 息, 并形成数字化 三维模型 。这种 方法 只适用 于 已经 建
( 1 . 中铁隧道勘测设计院有限公司, 天津 3 0 0 1 3 3 ; 2 .铁道部信息技术中心, 北京 1 0 0 8 4 4 ; 3 . 立得 空 间信 息技 术发展 有 限公 司 ,湖北 武 汉 4 3 0 0 7 4 )
摘 要 :为解决 既有 隧道数字化三维建模 的难题 , 提出利用构件模 型库组装 隧道 的技 术路线 。整 理 出隧道构件模 型库 的分 类 , 并完 成各类构件模型的参数设计 工作 ; 提 出由构件搭建三维隧道模型 的具体步骤并将其 固化为 6个功能组 , 分析 出每个 功能组 的作 用 、
2 .I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y C e n t e r o f n , ) , f o R a i l w a y s , B e i j i n g 1 0 0 8 4 4 ,C h i n a ;
涵洞三维模型

步骤 1
步骤 2
2. 涵洞洞身段 步骤 3: 在侧面上作涵洞洞身侧墙拉伸轮廓 1 与 2;底板与盖板拉伸轮廓 5 与 6,见 步骤 3 图。 步骤 4: 拉伸操作(拉伸高度 538)创建洞身各部分实体模型,见步骤 4 图。
2
步骤 3
步骤 4
3. 混凝土冒石 步骤 5: 在正面上绘制 30×25 矩形,拉伸高度 190。倒角 5×5,见步骤 5 图。4步骤 7步骤 8
步骤 9: 视图转至西南等轴测,设涵洞进口端面为 XY 平面。在道路图层利用“点过 滤”绘制八字翼墙在当前 XY 平面上投影轮廓(相当于左视图)。拉伸该轮廓 205 高度,结果见步骤 9 图。 步骤 10: 差集操作,以使涵洞进口八字翼墙段不被土掩埋,结果见步骤 10 图。 步骤 11: 返回 WCS,在进口底板高度位置绘制一矩形并转换为面域,再镜像操作复 制对称的另一部分,完成整个涵洞模型,结果见步骤 11 图。
3
步骤 5
4. 道路 步骤 6: 在正面上绘制道路断面轮廓,见步骤 6 图。
步骤 6
步骤 7: 拉伸道路。指定任意拉伸高度(如 2000),拉伸完之后向拉伸反方向移动拉 伸高度的一半(如 1000)。结果见步骤 7 图。 步骤 8: 视图转至东北轴测观察,在道路图层绘制洞身断面外轮廓。将其拉伸 538 高 度形成与洞身外形等大的实体,与道路进行差集,结果见步骤 8 图。
5
步骤 9
步骤 10
6
步骤 11
7
一.涵洞三视图
涵洞三维模型
涵洞三视图
二.涵洞三维模型
1. 进口八字翼墙段
步骤 1: 作底板实体模型。在 WCS 的 XY 平面(水平面)上绘制 4 个多边形拉伸轮 廓。视图转至西南轴测,将 1、2、3 分别拉伸高度 60,4 拉伸高度 30,4 与 3 再进行差集得到底板模型,见步骤 1 图。 步骤 2: 设置 UCS,使构造面为正面或侧面。作八字翼墙曲面模型。先绘制翼墙的三 维线框,再创建曲面模型。翼墙外侧面用边界表示(实为扭面,不是平面),其 他表面均为平面,用直纹曲面表示,见步骤 2 图。
隧道及地下工程ANSYS分析地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析

第十章/TITLE, 3D analysis on shield tunnel in Metro ! 拟定分析标题/NOPR !菜单过滤设立/PMETH, OFF, 0KEYW, PR_SET, 1KEYW, PR_STRUC, 1 !保存结构分析部分菜单/COM,/COM, Preferences for GUI filtering have been set to display: 1./COM, Structural2.材料、实常数和单元类型定义/clear !更新数据库/prep7 !进入前解决器et,1,solid45 !设立单元类型et,2,mesh200,6save !保持数据(2)定义模型中的材料参数。
!土体材料参数mp,ex,1,3.94e6 !地表层土弹性模量mp,prxy,1,0.35 !地表层土泊松比mp,dens,1,1828 !地表层土密度mp,ex,2,20.6e6 !盾构隧道所在地层参数mp,prxy,2,0.30mp,dens,2,2160mp,ex,3,500e6 !基岩地层参数mp,prxy,3,0.33mp,dens,3,2160!管片材料参数, 管片衬砌按各向同性计算mp,ex,4,27.6e9 !管片衬砌弹性模量mp,prxy,4,0.2 !管片衬砌泊松比mp,dens,4,2500 !管片衬砌密度!注浆层, 参数按水泥土取值mp,ex,5,1e9 !注浆层弹性模量mp,prxy,5,0.2 !注浆层泊松比mp,dens,5,2100 !注浆层密度save !保持数据3.建立平面内模型并划分单元(1)在隧道中心线定义局部坐标, 便于后来的实体选取。
local,11,0,0,0,0 !局部笛卡儿坐标local,12,1,0,0,0 !局部极坐标csys,11 !将当前坐标转换为局部坐标wpcsys,-1 !同时将工作平面转换到局坐标cyl4,,,,,2.7,90 !画部分圆半径为2.7cyl4,0,0,2.7,0,3,90 !画管片层部分圆cyl4,0,0,3,0,3.2,90 !画注浆层部分圆rectng,0,4.5,0,4.5 !画外边界矩形aovlap,all !做面递加nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号rectng,4.5,31.5,0,4.5 !画矩形面nummrg,all !合并所有元素numcmp,all !压缩所有元素编号save !保持数据(2)划分单元, 如图10-1所示。
三维隧道矢量模型生成方法

s ohn h onsa h a i .I e s rstesa es eso u n liit a d smpie h to sw l. mo tigteiit ttesmet me t n ue h e mlsn s f n e ons n i l stemeh d a e1 t i f
c ntrlne rty. Afe l u ai tri ont fp r le i sa c r i g t h un ls p e e i sf sl i trcac ltng sa ng p i s o a a lllne c o d n o t e t ne ha e, i g ts m e p i sby u i t t o o ont sng
0 引言
在数字矿 山系统中 , 隧道作 为采矿 生产 中将矿 藏从 工作 面运送到地面 , 以及通 风 、 全输送 工人 的通 道 , 然成 为一 安 必 种重要 的空 间要素 。由于 隧道在地 下纵 横交错 , 纯用 二维 单
的图 形 无 法 直 观 地 表 达 隧 道 之 问 的 空 间 关 系 , 因此 隧 道 的 三 维表面重建成为数字矿 山系统的研究热点 。
的平滑一次性 完成 。它首先在 中心线上插入 垂直 的断 面组 , 然后根 据 隧道截 面形状 生成 一组平行 线起 始点 , 并将 平
行 线 与 断 面 组 求 交 , 后 连 接 对 应 断 面 上 的 交 点 完 成 建 模 。针 对 隧 道 连 接 处 处 理 这 个 难 点 , 隧 道 连 接 处插 入 旋 转 最 在
隧道三维建模技术的研究-毕业论文资料

摘要实际隧道开挖中,围岩的地质环境变化,围岩地质结构复杂性都将给施工带来不利影响。
因此,在隧道工程施工过程中,弄清地下岩体的地质特征、地层结构、地质分布规律以及隧道开挖风险参数,对于安全、科学地规划隧道施工无疑至关重要。
随着我国综合国力的不断增强,铁路行业突飞猛进地发展,这对铁路隧道设计、评审、施工、维护等方面都提出了更高的要求,传统的基于二维地图和实物模型的表现方式已难以满足对各方面的需要。
随着计算机技术、计算机图形学、可视化和虚拟现实等技术的广泛应用,人们希望能通过更加直观的形式反映铁路隧道的实际情况,从而为方案审查人员和高层决策者提供更加直观的决策依据。
所以,铁路隧道三维建模技术日益受到重视。
铁路隧道围岩的复杂地质环境、地质结构都会对施工过程产生重要影响。
因此,为设计人员提供更为直观的三维可视化隧道地质模型有助于其对地下岩体的地层结构、地质特征等信息进行综合考虑,提高施工效率,将隧道开挖风险尽量降低。
建立隧道三维地质模型可以更为直观的方式表达专业设计人员的设计意图,同时,也为后续施工、运营、管理及维护提供了具有指导意义的途径。
本文借用VC++开发平台,利用OpenGL软件接口,实现了隧道的三维仿真。
通过系统运行,展示了三维地质体模型、铁路隧道的三维模型及铁路隧道内部地质剖面,能够有效实现对地质资源的数据管理、三维自动建模、三维可视化和空间分析等操作。
本研究以以人为本的科学发展观的精神,对于在铁路工程建设中应用先进技术,实现科学的管理、设计,提高施工安全性等方面具有现实意义,为我们的铁路隧道工程建设进入世界先进水平做出了具有一定价值的研究。
关键词:铁路隧道,三维建模,OpenGL,空间分析ABSTRACTWhile in the process of the actual tunnel excavation, the geological environment changes of the rock, the complexity geological construction of the rock will both have negative effects on the construction. Therefore, having a clear understanding of geological characteristics of underground rock, the formation, geological distribution and risk parameters of the tunnel excavation contributes a lot to safe and scientific tunnel digging. With China's comprehensive national strength increasing, the railway industry is developing rapidly. And the railway tunnel 3D geological modeling technology also got widely concern with a large number of railway construction. Railway tunnel 3D geological modeling, in order to further meet the researcher's complex diversity of tunnel design, construction, form, construct mode, is developed based on expressions of the traditional 2D maps and mock-ups. How to achieve a 3D visual model of the geological model, tunnel model, and analysis of the geology, can not be ignored in the railway construction.In this paper, we obtain the three-dimensional simulation of the tunnel by use of the VC++ development platform and OpenGL software interface. While the system is running, the 3D railway tunnel model, it is effective for the geological resource data management, 3D automatic modeling,3Dvisualization and spatial analysis, the building of 3D visualization railway tunnel model demonstrate the design intent of the engineering staff, provide a valuable guiding significance on the subsequent construction, management, operation and have high practical value.KEY WORDS: Railway tunnel,3D modeling, OpenGL, Spatial analysis目录目录摘要 (1)第一章绪论 (4)1.1研究背景及意义 (4)1.2国内外研究现状 (6)1.2.1国外研究现状 (6)1.2.2国内研究现状 (6)1.3研究内容 (7)第二章隧道三维建模的理论基础 (8)2.1非均匀有理B样条方法 (8)2.2黄金分割法 (9)2.2.1单峰函数 (9)2.3三维显示技术 (11)2.3.1坐标系统 (11)2.3.2 OpenGL变换 (12)2.3.3 OpenGL光照 (14)2.3.4 OpenGL纹理贴图 (15)第三章隧道三维仿真建模 (17)3.1隧道三维仿真系统场景的建模原则 (17)3.2隧道建模分析 (18)3.3隧道模型结构分析 (18)第四章隧道三维模型设计及内部计算 (20)4.1隧道模型建构 (20)4.2隧道内部计算 (22)4.2.1隧道横断面的若干计算 (22)4.2.2隧道横断面的曲线逼近 (24)4.3隧道头(尾)计算 (27)4.3.1隧道头(尾)斜断面的计算 (27)4.3.2连拱隧道洞口倒角圆弧计算 (28)第五章隧道裁剪算法研究 (29)5.1裁剪算法 (30)5.1.1裁剪的原理 (30)5.1.2二维线段的裁剪 (30)5.1.3多边形的裁剪 (32)5.2Weiler-Atherton 裁剪算法 (32)5.2.1Weiler-Atherton 裁剪算法的基本方法 (32)5.2.2Weiler-Atherton 裁剪算法的不足 (33)5.3对Weiler-Atherton裁剪算法的改进 (34)5.3.1算法的数据结构 (34)5.3.2裁剪前的预处理 (34)5.3.3特殊点处理 (36)5.3.4改进算法执行流程 (37)5.3.5改进算法的优势 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1研究背景及意义随着人类文明的发展,现代工程技术也不断进步,位于地下的隧道已广泛受到交通领域专业人员重视,隧道以其明显的优势被应用在山区铁路修建过程中以克服高程障碍。
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某隧道三维有限元模拟
一、模型简介
隧道开挖轮廓左、右、下各取50m,上取至地表(隧道埋深30m),纵向长度14m。
台阶长度6m,进尺为0.5m,两台阶五步开挖。
围岩用等参20 结点的三维实体solid95单元模拟,共20552个;喷射混凝土用4节点空间壳shell181单元模拟,共1008个;锚杆用link1单元模拟,共2100个。
围岩材料采用德鲁克—普拉格(D —P) 模型,支护结构按弹性计算。
分析的目标断面为9m处断面。
由于计算机容量原因,模型中已计算7个开挖循环,即上台阶开挖到13m处,下台阶开挖到7m处。
图1 有限元模型
二、模拟步骤
1、自重应力场模拟
2、上台阶第一步开挖6m(释放荷载50%)
3、上台阶已开挖处初期支护(喷射混凝土、锚杆)
4、上台阶核心土开挖开挖6m(释放荷载50%)
此时,形成6m的上下台阶,此后为开挖循环
5、上台阶第一步开1m(释放荷载50%)
6、上台阶已开挖处初期支护(喷射混凝土、锚杆)
7、上台阶核心土开挖开挖1m(释放荷载50%)
8、下台阶核心土左侧开挖1m(释放荷载50%)
9、下台阶核心土左侧初期支护(喷射混凝土、锚杆)
10、下台阶核心土右侧开挖1m(释放荷载50%)
11、下台阶核心土右侧初期支护(喷射混凝土、锚杆)
12、下台阶核心土开挖1m(释放荷载50%)
13、下台阶核心土初期支护(喷射混凝土)
5到13步为一个开挖进尺,按此开挖步骤向前掘进。
图2 隧道纵断面示意图(单位: m)
三、模拟结果
1、拱顶沉降及拱低隆起
图中绘出了拱顶和拱底的开挖步与位移关系曲线,从图中看出,开挖到此步时,拱顶沉降量为8.66mm,拱底隆起量为8.21mm。
图3拱顶及拱底变形曲线
2、围岩应力
图3.1—3.6为围岩y方向应力,拱脚y方向应力达到2.66Mpa。
图3.1 第二个循环
图3.2 第三个循环
图3.3第四个循环
图3.4 第五个循环
图3.5 第六个循环
图3.6 第七个循环
3、锚杆轴力
从图中看出,目标断面的锚杆施作之后,锚杆轴力越来越大,但增大的速度有所减缓。
拱顶的锚杆受拉,最大轴力为 5.67kN,拱角锚杆受压,最小轴力
-7.58kN。
各个循环完成之后锚杆轴力如图4所示。
图4.1 第四个循环
图4.2 第五个循环
图4.3 第六个循环
图4.4 第七个循环
4、喷射混凝土内力
目标断面拱顶衬砌x方向应力如图5所示,可以看出拱顶衬砌主要受拉,最大拉应力为2.55Mpa,开挖完第五个循环的核心土时(43荷载步)达到最大。
随着开挖的进行,喷射混凝土内力趋于稳定。
拱脚y方向的最大应力为0.56Mpa。
比较图6.1和6.2,看出喷射混凝土x方向的应力拱顶比拱脚大,y方向的应力拱顶比拱脚小。
图5.1拱顶喷射混凝土x方向应力图5.2 拱脚喷射混凝土y方向应力
图6.1 喷射混凝土x方向应力
图6.2 喷射混凝土y方向应力。