隧道工程中的三维动画制作-「意河动画」

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隧道工程中的三维动画制作

文章出处:责任编辑::人气:-发表时间:2019-06-06 15:04:30【
一:前言
借助日益先进技术目前已能够在个人计算机(PC机)平台上用CAD进行工程设计。通过将CAD制作目标与随时间变化的外部数据库的连接面形咸三维动面。其敷据库包括设计程序,获取连续图形甚至包括内部成本控制系统。CAD与PC机的结合为规划者、设计者、施工者提供了对设计进行可视化分析的手段,即,通过计算机用三维动西观看设计或程序变更带来的影响。三维动面的优点在于帮助设计者审查和评估设计的功能,协助管理者进行施工可行性研究并可省去造价高的模型,同时可在初步设计阶段为施工规划者提供可行的设计模型。本文将叙述三维动西模型在现场作业的应用范围及达到高清晰视图所需的分辨率,以及在施工前用施工动画模型对隧道工程可视化模拟的几点益处,并以实例说明施工动画对于隧道工程的种种优越性。
 
二:施工动画的应用范围
通过可视化分析或“直观观看”计划的施工过程可进--步改进用传统的二维图形完成的工作、这些工作包括工程施工央策、工程项目计划、施工可行性审查。提升系统和模板设计。钢筋细部设计,各种钢结构件的设计及交通运输管制。此外,净空设计。容许公差,包括轨道、进出口交通通道等的设备布置,也出自二维的合同设计图纸。最后,勘测人员和工程师对所有这些图纸进行修改而产生施工图。规划设计图和施工图通常可作为家赔的依据并由公可留档。施工动画在隧道工程中的辅助应用是二维或二维扩展所不能达到的。这些辅助应用范国包括项目计划的临界状态。设备布置通凤测量。在三维模型中将目标突出作为每个临界浮动值。于是,管理者可通过计算机屏幕现察与时间有关的工程临界值,从面获得向题区域的直观总体图。与施工动画模型结合的另-一个用途是提供数据以便根据计划的和实际的工程需求进行糊览。设备布竖是施工动画的另一个应用范围。用=维动画模型能够将诸如起重设备或模板的最小移动值在视田上放到最大。
 
通风或瓦斯浓度数据随时间的变化还可作为施工动画的视图数据。此处。通过屏幕显示有多个横通道。竖井以及洞口的工程的气流和/或瓦斯浓度可充分了解通风、瓦斯富集以及逸散率方面的问题。虽然三维劝画在隧道工程界大有前途,但它也并非是取得成功的灵丹妙药。在施工动画制作中要取得成功必须跨越关键障碍:并从功能上选定合适的详细视图。


 
三:合适的详细视图
首先,从最佳应用角度出发。三维动断用户必须考虑的问愿是怎样的详细视图或分辨率是适当的。科罗拉多大学的研究成果为探讨适当的分辨率确定了四个临界变量。这些变量包括时间增量、用户视点、施工作业细分度及模型分解率。时间增量是动画产生的频率。例如,如果时间增量是一周,那么通过-个作业班次进行设置的模拟项目不会产生动画。相反,如果时间增最为一天,而施工作业持续一周,又浪费了模拟时间。用户锐点是用户根据三维模型观察动画的空间位置。当用户视点处在模拟体内部。距需模拟的小项目有相当大的距离时,将无法找到合适的视点位置对这些小项目进行动画模拟。
 
施工作业细分度则提出了作业模型数量与被模拟目标数量之比的平衡问题。模拟成千上万个目标仅用几个作业模型,则无法在一定视点下进行动态模拟。作业模型数与被模拟目标数之比为1: 1是理想的。但不一定总能达到这样的比例。一些作业项可能多于一个目标面一个目标可能多于一个作业数量。模型分辨率是施工动画模型中的详细度。目标本身有固有的详细度。这是指模型建立时设置的模型总量以及CAD软件包如何将这些模型单元组会起来。例如,断面常用三个平面模损而不是需要包括冀缘和腹板厚度的12个平面模拟。
研究结果表明模拟的时间增最以及模型中的用户视点两者都能容易地调节到使特定用户的视图达到最大。
 
解决施工作业细分度以及模型分辨率的矛盾是成功使用施工动画的关键。一般地说,有效的动态模型所需要的详细度与给定的工程图详细度有所不同,而且这个详细度可能有别于作业分类详细度。因此实现施工动画制作的缩排工作就必领在工程设计的初期考虑分辨率的问题。三动画模型建立者必须与工程规划者商最,以减少对分辨率认识的不一致性。
 
四:工程实例研究
 
作为实例的工程是达拉斯地区高連运输公司的NC-1B合同(地方地下轻轨铁路系统)。工程总承包是伊利诺州姆库克市的S。A。海里公司。海里公司曾成功地运用三维图形解决工程中洒到的很多复杂的设计图,主要是净空设计模板设计。提升系统及工程人员与管理人员之间的通讯联络等问题。工程的许多区域不值得花时间和精力去制作计算机图形,但在一些困难
的地形区段用三维图形能有效地去处理。值得制作三维图形的一个特殊区域是所示的威利斯通风结构和辖助紧急出口。
 
通过模拟隧道出人口通道。控制室,通风洞以及竖井连接处的开挖顺序而开发出一种简单的模型。该三维模型参考了所有的相关图,如锚杆设置、仰拱和混凝土村砌以及相关设备。因此该模型以原来认可的施工作业计划进行动画模拟。由于所有这些合同设计图的集成是在一个时间基础上完成的,因此对控制者来说容易识别两个相关的问题。原有施工作业计划要求全断面据进通过通风洞室,这使得巷道掘进机以不利的高度去挖掘垂直竖井与横透道的最初连接部位。其高度问题是由于缺乏台阶从而无法进行开挖。同时确认的是,用于安装隧道顶部钻孔应变计的设备与同样的高度要求之间的矛盾,应变计的钻孔和安装所需要的设备不能到达洞室的撰顶。因而掘进过程稍有延误,出碴作业临时停下来以提供一个台阶恢复设备的安装。这也是工程在邻近据进时变更方案的结果。采用施工动画将减轻诸如在施工进行前几分钟进行设计变更而引发的-。些问题。所示为在开挖和设备安装之后最初模拟的-个模拟图。所示为上导坑开挖设备安装以及连接部开挖完成后的模拟图。
 
虽然此处判别的问题简单,易于在办公室内解决。但返工增加了无效工时,增加了发生事故的可能性。这些情况使工程预算明显增加。当设备布置有所改变时,可视化的利用将为协商价格的变化有所帮助。
 
五:结论
本文提议通过解决模型建立的关键问题能有效地在工程环境中实现施工动画。
 
本文讨论说明了在透视图中应考虑什么样的作业,而那些不是以四维方式固有存在的作业将不可能从模拟中得到多少好处。文中简单的工程实例研究证明了无论模型多么简单都将对真实的情况有利。虽然从模拟中所得到个别收获有限,但是这种收获的简单化和积累的作用是巨大的。此外,这些动画模报对改进工程质量和安全有所帮助。安全性一直是隧道工程中首要考虑的问题。施工动画的诸种模型能够减少意外灾害及民事侵权行为的发生。像ISO9000这些新的质量体系的应用实际上需要在施工开始之前对结构进行模报,由于实体模型不能实现,因此将在计算机上实现隧道模拟。
 
最后,软件业已发展到- - 定的适用水平,但这在不久前甚至是看不到的。施工动画系统能够与已有的共同结构体结合起来而不需要对已有系统作出任何改变。的确,对隧道承包商而盲,有效使用电子系统来充分模拟每一个工程可以说是万事供备了。


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