盾构衬砌数字化设计平台的开发与应用研究.pdfVIP

盾构衬砌数字化设计平台的

开发与应用研究

摘要：为了对盾构隧道结构设计过程进行降本增效，基于SaaS模式和B/S架构开发了一个Web端的盾构衬砌辅助设计平

台(TIM-SAP)。TIM-SAP面向盾构衬砌结构设计业务进行功能交互设计和算法开发，基于生成式建模、网格划分、结构计

算、渲染后处理等模块设计程序流程、函数及其调用接口。TIM-SAP能提供衬砌建模、衬砌拼装、隧道建模、荷载计算、

横向结构计算、纵向结构计算、衬砌配筋和衬砌出图共8个功能，覆盖建模、计算、配筋、出图的相关作业。其功能模块

开发主要用到的技术包括面向B-rep的参数化建模、基于KNN的围岩解析、参数化结构计算和基于RF的配筋方案生成。先

通过武汉地铁12号线工程算例对TIM-SAP进行计算结果的调试，然后在武汉新港线盾构隧道设计工程进行了项目应用。研

究结果表明，现有成熟的土木工程设计功能模块可以被进一步地集成以实现数字化设计平台和系统的开发。基于算例进行

功能调试后，TIM-SAP的计算结果能与现有软件保持一定吻合。结合项目应用情况，TIM-SAP能免去复杂的网格处理、收

敛优化、检索查表等操作过程，并提供“一键”生成式建模以支持设计文档中的附图和三维表现。经过与现有软件的操作

对比，TIM-SAP减少设计人员的8～60min工作耗时。该研究成果能提升地下工程的数字化、自动化设计水平。

关键词：盾构隧道；结构设计；数字化设计；盾构衬砌；SaaS

Researchonthedevelopmentandapplicationof

digitaldesignplatformforshieldtunnellinings

Abstract:Inordertoreducecostsandincreaseefficiencyforshieldtunnelstructuraldesign,aweb-baseddigital

designplatformofshieldtunnellinings(namedTIM-SAP)wasdevelopedbasedontheB/Sarchitecture.The

收稿日期：2023-08-26

第6期骆汉宾，等：盾构衬砌数字化设计平台的开发与应用研究2431

TIM-SAPfocusedonthefunctionalinteractiondesignandalgorithmdevelopmentforshieldtunnellining

structuredesign.Itwasbasedonthemodulesofgenerativemodeling,meshingdivision,structuralcalculations,

post-renderingprocessinganddesignsprogramflows,functions,andinvocationinterface.TIM-SAPhaseight

functionsconsistingofshieldmodeling,assembly,tunnelmodeling,earthloadcalculation,structuralcalculation,

reinforcementdesign,anddrawing.Itcanprovidetheservicesofmodeling,calculating,reinforcementdesign,

anddrawings.ThemaintechnologiesusedinthesefunctiondevelopmentsincludedparametricmodelingforB-

rep,KNN-basedsurroundingsoilanalysis,parametricstructuralc