盾构隧道通用楔形管片排版系统的核心算法研究.pdfVIP

现 代隧道技术 MODERN TU NNELLING 盾构隧道通用楔形管片排版系统的核心算法研究 TECHNOLOGY 文章编号： （ ） 1009-6582 2008 05-0034-04 盾构隧道通用楔形管片排版系统的核心算法研究 李伟平 郑国平 （浙江省交通规划设计研究院 杭州 ） , 310006 摘 要 盾构隧道通用楔形管片是通过前后两环的相对旋转来拟合线路中的直线和曲线要素， 简化了模板设 计，通用性强、质量容易保证。 通用楔形管片拼装设计的关键是根据线路的平、竖曲线要素和偏差要求确定环宽和楔 形量，而每一环衬砌的偏差计算是通过排版来实现的。 文章对通用楔形管片排版的主要步骤和核心算法作了介绍， 其中包括平、竖曲线上的坐标法定点算法、线路上理想点的二分法求值算法，以及空间任意点绕任意轴旋转的计算 机图形学算法。 文章最后介绍了一个盾构区间隧道的排版过程及结果。 关键词 盾构隧道 通用楔形管片 排版 算法 中图分类号 + 文献标识码 :U451 .4 :A 介绍， 其中算法包括平、 竖曲线上的坐标法定点算 1 引 言 法、线路上理想点的二分法求值算法，以及空间任意 盾构隧道衬砌管片主要采用两种形式， 即普通 点绕任意轴旋转的计算机图形学算法。最后，本文拟 环形式和通用环形式。 普通环形式包括标准环和左 通过一个工程实例来介绍基于上述核心算法的通用 右转弯环， 在直线段使用标准环， 曲线段采用转弯 楔形管片排版程序应用情况。 环， 竖曲线则通常用不同厚度的橡胶垫块拟合。 目 2 通用楔形管片排版的主要步骤 前国内城市地铁隧道大多采用拼装方式。 通用环形 式是欧州常用的拼装方式，该方式只有一种楔形环， 图 为通用楔形管片排版原理示意图。 1 通过前后两环的相对旋转来拟合线路中的直线和曲 线要素，该方式只需一套模板，通用性强、质量容易 保证。 国内大型盾构隧道已经开始使用通用楔形管 片，如长江南京段上游过江通道隧道工程等。 戴仕敏 等学者研究了其设计理念和特点，采用全圆周错缝拼 [1] ；王 装的施工方法，以及施工中控制管片质量的方法 腾飞等学者则对通用楔形环空间线路拟合原理和线 路纠偏原理进行过研究[2] 。 图 通用楔形管片排版原理示意 通用楔形管片拼装设计的关键是根据线路的 1 平、竖曲线要素和偏差要求确定环宽和楔形量，而每 Fig.1 Typesetting principle for universal wedge segments 一环衬砌的偏差计算是通过排版来实现的。 本文拟 对通用楔形管片拼装排版的主要步骤和核心算法作 通用楔形环管片的排版步骤可概括如下： （ ） 第 环拼装后，即确定了第 环前进端面中 1 i i 修改稿返回日期:2008-04-25 作者简介 李伟平，男，高级工程师 ：