[发明专利]地铁模型的生成系统及方法

说明书

技术领域

   本发明涉及交通运输领域，具体涉及一种城市地铁模型地铁模型的生成系统及方法。

背景技术                                                                                                                

目前的城市地铁设计计算采用的多为平面模型计算。对于车站结构多为荷载结构计算模型，而采用的软件多为Sap或者Midas，在计算过程中由于多为采取的典型截面，因此计算得出的结果必定与实际受力相差较大。对于简单的结构和地质条件作用下的情况分析尚可满足实际的需要，但是随着城市地铁建设的进一步发展，出现了较多的复杂结构包括结构形式的复杂和地质条件的复杂，此时如果还是采用简单的平面模型计算得出的结果将与实际相差非常大，采用的处理手段要么就是增大设计过程中的结构尺寸参数，要么就是对材料特性参数做进一步的折减，但是由于尺寸参数和特性参数的增减不精确其计算得到的值并不能反映真实的结构受力过程。

现在对于车站和区间设计采用的多为荷载结构计算模型，这种计算模型对于浅埋明挖结构是适用的，但是对于深部暗挖车站则是不适用的；对于区间由于受力机理不清楚，如果都采用普氏塌落拱力学模型得出的结果往往与实际不符。因此采用荷载结构法计算地铁车站和区间得到的数值与实际受力相差甚大。

现在计算采用的方法：多采用平面模型来代替三维实体真实模型。对于地铁车站结构特别是复杂车站诸如换乘站、柱距不等车站其计算结果往往与实际工程受力有一定偏差；对于区间不同埋深计算得出的结果与实际受力相差很大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种有效的地铁车站三维模型和地铁车站三维模型的建立方法，以尽可能精确的表现结构真实的受力过程，特别是对于复杂结构提供某些复杂节点的受力，保证地铁设计的精细化。

实现本发明一个目的的技术方案是：地铁模型的生成系统，该系统包括地铁车站计算模块和地铁区间计算模块；

所述地铁车站计算模块包括下列模块：

三维土层模型生成模块：根据输入的绝对坐标，以每四个点确定一层土层的方法生成土层模型，根据输入的每一层土层的粘聚力和内摩擦角的数值赋予每一土层相应的力学性质；

数据交叉检测模块：检测上下两层的坐标是否出现交叉，如果交叉则进行出错提示；

三维车站结构模型生成模块：根据结构中八个结点最小(x、y、z)结点坐标确定结构的一个结点，同时根据输入的结构长、宽、高生成相应的结构模型，由输入的层高和板厚生成上、中、下结构板模型，由输入的侧墙尺寸生成所要求解结构的墙厚，由输入的地下连续墙的深度和厚度生成绕结构一周的地下连续墙结构；在生成的土层模型中将结构模型所占据的空间去除；去除的部分被集合成一个新的部分，并在计算过程中调用这一去除的部分；

检测三维车站结构模型是否在三维土层模型内部的模块：根据柱子长宽尺寸、柱距和排距，在结构模型中生成下至底板上至顶板的结构柱子模型，如果生成的柱子模型有超出结构模型外围则提示错误，并要求用户重新输入；

网格划分和自检模块：根据所述的土层结构模型中的模型尺寸，提取合适的规格对土层结构模型进行网格划分，对于结构和土层分别生成密和疏的网格，并对生成的网格进行检查，如果发现奇异的网格结点模型，则对产生奇异的网格结点周围进行重新划分，直到产生全部符合条件的网格节点；

对生成的结构进行计算模块：如果输入的土层和模型结构尺寸正确，则对生成的土层结构模型进行计算；所述计算共分成两步进行，首先计算土层在自重作用条件下生成的应力和应变，然后在土层模型中减去生成的地下车站结构模型，并再次对新的土层结构进行计算；第二次计算结果减去第一次计算结果的差值为土层在车站结构下产生的附加应力和变形；

生成结果显示模块：选择调用结构在荷载作用条件下的应力、应变或土层变形，形成图像和数据库文件。

所述地铁区间计算模块包括下列模块：

三维土层模型生成模块：根据输入的绝对坐标，以每四个点确定一层土层的方法生成土层模型的模块，根据输入的每一层土层的粘聚力和内摩擦角的数值赋予每一土层相应的力学性质的模块；

数据交叉检测模块：检测上下两层的坐标是否出现交叉，如果交叉则进行出错提示；