[发明专利]一种交通隧洞断面及轴线设置方法

说明书

本发明提供了一种交通隧洞断面及轴线设置方法，包含如下步骤：①初始化：根据设计规范及方案要求，提出初始设计方案，并基于初始设计方案构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型；②模拟通行；③碰撞检测；④优化调整；⑤获取方案。本发明通过仿真模拟以及动态碰撞检测，可以准确地验证交通隧洞设计方案的“可通行性”，同时能够规划一条更为合理的隧洞轴线，并基于优化后的交通隧洞轴线，给出满足该条件的隧洞最小断面尺寸设计方案，可以在保证交通隧洞安全通行前提下，有效地减少隧洞施工工程量(缩短长度、减小断面)，加快施工工期，显著地缩减隧洞修建成本。

技术领域

本发明涉及一种交通隧洞断面及轴线设置方法。

背景技术

随着我国西南地区交通运输以及水利水电建设的高速发展，位于高山峡谷的交通、水电工程越来越多。由于西南地区特殊的地质地貌条件，导致工程中需要修建较多交通隧洞满足运输需求。一般情况下交通隧洞的建设费用在交通工程项目总投资费用中占比较大，因此优化施工交通设计，尤其是优化交通隧洞设计，可以为节约工程投资带来显著效益。

目前，隧洞轴线规划、隧洞断面尺寸设计是交通隧洞设计的重要内容。隧洞轴线规划主要依据于实际运输要求、隧洞进出口地形条件、隧址区工程地质条件、线性技术指标等，其中隧洞轴线转弯半径的选取参照《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)所规定的圆曲线最小半径，由设计人员根据工程经验人为选取轴线的转弯半径；隧洞断面尺寸确定，参照《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)，根据隧洞功能需求，在满足规范标准规定的建筑限界要求，照明、通讯、装饰等其他设施需要的空间需求以及围岩级别、结构受力特点、施工便捷性的前提下，根据工程经验人为选取隧洞断面尺寸。

通过以上方法所设计的交通隧洞设计方案，其设计方案的可行性通常是由设计人员依据工程经验进行简单判断，设计人员在缺乏有效仿真工具验证时，倾向于采用较大的隧洞设计断面、较大的轴线转弯半径，以保证安全通行，故设计方案存在较大优化空间。

此外，利用现有公路或铁路隧洞进行超常规件运输时，需要对隧洞的通行能力进行预判，目前尚缺乏有效方法确定隧洞运输超常规件的“可通过性”。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种交通隧洞断面及轴线设置方法，该交通隧洞断面及轴线设置方法通过仿真模拟以及动态碰撞检测，可以准确地验证交通隧洞设计方案的“可通行性”，同时能够规划一条更为合理的隧洞轴线，并基于优化后的交通隧洞轴线，给出满足该条件的隧洞最小断面尺寸设计方案。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种交通隧洞断面及轴线设置方法，包含如下步骤：

①初始化：根据设计规范及方案要求，提出初始设计方案，并基于初始设计方案构建通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型；

②模拟通行：对通行车辆三维模型和交通隧洞三维模型添加固定约束，并对通行车模型添加行进路线约束以确保通行车模型沿隧洞模型中的路面行进，添加约束后模拟通行车模型沿隧洞路线行进；

③碰撞检测：对通行车模型沿隧洞路线行进模拟过程中的碰撞进行检测,如未检测到碰撞，则对隧洞模型的断面尺寸进行优化后，返回至步骤②；

④优化调整：根据检测到碰撞的情况，判断能否在满足设计规范及方案要求的前提下优化隧洞轴线，如能优化则返回至步骤①中重新构建交通隧洞三维模型；

⑤获取方案：获取上述步骤反复迭代直至无法进一步优化隧洞轴线的方案，作为最优方案。

所述设计规范包括《公路隧道交通工程设计规范》(JTG D70-2004)、《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)以及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70-2010)。