本發(fā)明涉及一種利用catia三維軟件建立面板壩趾板參數(shù)化模型的方法，屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前面板堆石壩以其較好的適應(yīng)性和經(jīng)濟性在水利水電工程中得到了廣泛的應(yīng)用。趾板作為面板壩最主要防滲結(jié)構(gòu)之一，它是面板壩設(shè)計和施工的主要基準結(jié)構(gòu)，設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣和設(shè)計效率的高低直接關(guān)系著整個面板壩的質(zhì)量、安全和經(jīng)濟性。

目前關(guān)于趾板的三維建模方法在水電工程領(lǐng)域尚無精確建模方法，一般都是分段建模，趾板在發(fā)生轉(zhuǎn)折或斷面發(fā)生變化處為斷開狀態(tài)，趾板沿整個周邊縫不能封閉。第二，目前的趾板建模方法具有一次性，當趾板斷面或趾板走向布置發(fā)生變化時，其三維模型需重新修改，重新創(chuàng)建，模型的重復利用率較低。第三，目前關(guān)于趾板的三維建模思路與方法尚停留在二維設(shè)計的階段；通常在二維趾板布置確定后，根據(jù)趾板的二維設(shè)計來創(chuàng)建三維模型，不能直接進行趾板的三維設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種利用catia三維軟件建立面板壩趾板參數(shù)化模型的方法，將面板壩趾板設(shè)計從半三維設(shè)計提升至純?nèi)S設(shè)計的高度；以解決目前三維趾板創(chuàng)建方法中趾板不連續(xù)的問題；提高模型的重復利用率和趾板三維設(shè)計的效率，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種利用catia三維軟件建立面板壩趾板參數(shù)化模型的方法，該方法按以下步驟建立面板壩趾板參數(shù)化模型：

步驟一：創(chuàng)建面板壩模型骨架；面板壩模型骨架主要包括壩體面板草圖、趾板軸線草圖支持面、與趾板軸線各控制點約束的趾板軸線控制點高程面和平行于大壩橫剖面的趾板橫向控制面。

步驟二：創(chuàng)建控制趾板控制點高程、壩橫樁號和趾板斷面尺寸的參數(shù)。

步驟三：在面板壩模型骨架的趾板軸線草圖支持面上繪制趾板軸線，趾板軸線根據(jù)河床和岸坡的形狀由一組首尾相接的直線段構(gòu)成；相鄰兩直線段的共同端點為趾板斷面控制點，每條直線段的中間某點為趾板走向控制點；

步驟四：將步驟二創(chuàng)建的參數(shù)與相應(yīng)的趾板斷面控制點和趾板走向控制點建立關(guān)聯(lián)和約束；

步驟五：趾板的類型（平趾板或斜趾板）創(chuàng)建趾板典型斷面草圖支持面；

步驟六：基于趾板典型斷面草圖支持面創(chuàng)建各段趾板草圖，并將各段趾板草圖與步驟二中的趾板斷面尺寸參數(shù)關(guān)聯(lián)；

步驟七：根據(jù)各段趾板草圖創(chuàng)建各段規(guī)則趾板實體；

步驟八：根據(jù)各段規(guī)則趾板實體，創(chuàng)建趾板斷面發(fā)生變化位置和趾板發(fā)生轉(zhuǎn)折位置的過渡異型趾板實體；

步驟九：統(tǒng)計趾板工程量、尺寸信息；

步驟十：基于創(chuàng)建的趾板三維模型進行工程出圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為水利水電工程領(lǐng)域面板壩趾板三維建模創(chuàng)建了一套準確、快速的設(shè)計思路，填補了該領(lǐng)域關(guān)于面板壩趾板基于catia參數(shù)化建模方法的空白。本發(fā)明中介紹的基于地質(zhì)模型中不同的風化面通過調(diào)整參數(shù)來確定趾板建基面的方法科學、精確，且能在設(shè)計的各階段根據(jù)實際情況對趾板布置進行調(diào)整，優(yōu)化趾板嵌深和趾板尺寸，減小趾板開挖量、混凝土量和鋼筋量，節(jié)省投資。通過設(shè)置異型過渡段趾板，解決了不同段趾板的封閉連接這一關(guān)鍵問題，大大提高了趾板建模的精確性，模型能指導實際趾板放樣和施工。針對趾板建模進行參數(shù)化，通過調(diào)整參數(shù)達到調(diào)整趾板布置和趾板尺寸的目的，避免了后期調(diào)整重新建模浪費大量時間，提高了模型的可重復利用率，且模型調(diào)整后輸出的結(jié)構(gòu)圖和工程量能隨時自動更新，大大提高了設(shè)計效率。

附圖說明

圖1是面板壩模型骨架的示意圖；

圖2是趾板軸線及趾板典型斷面草圖支持面；

圖3是生成的最終的趾板三維模型；

附圖中標記為：1-大壩坐標系，2-壩軸線，3-順河向軸線，4-壩頂高程面，5-壩體面板草圖，6-趾板軸線草圖支持面，7-趾板軸線控制點高程面，8-趾板軸線控制點壩橫參考面，9-趾板斷面變化控制點，10-趾板走向控制點，11-趾板軸線，12-趾板典型斷面草圖圖支持面，13-趾板典型斷面草圖支持面輔助面，14-規(guī)則趾板實體，15-過渡異型趾板實體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但不作為對本發(fā)明的任何限制。

一種利用catia三維軟件建立面板壩趾板參數(shù)化模型的方法，該方法按以下步驟建立面板壩趾板參數(shù)化模型：

步驟一：創(chuàng)建面板壩模型骨架；面板壩模型骨架如圖1所示，主要包括壩體面板草圖5、趾板軸線草圖支持面6、與趾板軸線11各控制點約束的趾板軸線控制點高程面7和平行于大壩橫剖面的趾板橫向控制面8。

步驟二：創(chuàng)建控制趾板軸線控制點高程、壩橫樁號和趾板斷面尺寸的參數(shù)。

步驟三：在面板壩模型骨架的趾板軸線草圖支持面6上繪制趾板軸線11，趾板軸線11根據(jù)河床和岸坡的形狀由一組首尾相接的直線段構(gòu)成；相鄰兩直線段的共同端點為趾板斷面控制點9，每條直線段的中間某點為趾板走向控制點10；

步驟四：將趾板控制點高程、壩橫樁號參數(shù)與相應(yīng)的趾板斷面控制點9和趾板走向控制點10建立關(guān)聯(lián)和約束；

步驟五：根據(jù)趾板的類型創(chuàng)建趾板典型斷面草圖支持面12；

步驟六：根據(jù)趾板典型斷面草圖支持面12創(chuàng)建各段趾板草圖，并將各段趾板草圖和趾板斷面尺寸的參數(shù)關(guān)聯(lián)；

步驟七：根據(jù)各段趾板草圖創(chuàng)建各段規(guī)則趾板實體14；

步驟八：根據(jù)各段規(guī)則趾板實體14，創(chuàng)建趾板斷面發(fā)生變化位置和趾板發(fā)生轉(zhuǎn)折位置的過渡異型趾板實體15；

步驟九：統(tǒng)計趾板工程量、尺寸信息；

步驟十：基于創(chuàng)建的趾板三維模型進行工程出圖。

實施例

本例利用catia三維軟件建立面板壩趾板參數(shù)化模型的方法，該方法是在catia三維軟件環(huán)境下實現(xiàn)面板壩趾板參數(shù)化建模過程，具體實施過程如下：

步驟一：創(chuàng)建面板壩三維模型骨架。面板壩三維模型骨架如圖1所示包括大壩坐標系1，壩軸線2，順河向軸線3，壩頂高程面4，壩體面板草圖5，趾板軸線草圖支持面6，趾板軸線控制點高程面7，趾板軸線控制點壩橫參考面8，趾板斷面變化控制點9，10-趾板走向控制點10，趾板軸線11。具體創(chuàng)建方法是在catia三維軟件的零件part坐標系1下以壩頂高程面4為草圖支持面創(chuàng)建大壩的壩軸線2和順河向軸線3，以大壩橫剖面為草圖支持面創(chuàng)建面板草圖5；創(chuàng)建趾板控制點高程面7和平行于大壩橫剖面的趾板軸線控制點壩橫參考面8；根據(jù)之前創(chuàng)建的壩體面板草圖5和壩軸線2創(chuàng)建趾板軸線草圖支持面6。

步驟二：根據(jù)設(shè)計要求創(chuàng)建控制趾板軸線控制點高程、壩橫樁號和趾板斷面尺寸的參數(shù)，這里的趾板軸線控制點包括趾板斷面變化控制點和趾板走向控制點。

步驟三：在面板壩三維模型骨架的趾板軸線草圖支持面初步繪制趾板軸線11。趾板軸線11草圖一般包括河床段、左右岸段，其中左右岸段為適應(yīng)地形以及趾板尺寸變化一般包含2～6條直線段，各直線段之間呈一定角度；每條直線段的中間某點作為趾板走向控制點10；相鄰兩直線段的共同端點為趾板斷面控制點9。

步驟四：將各控制點與之前在面板壩三維模型骨架中創(chuàng)建的趾板控制點高程面7和平行于大壩橫剖面的趾板軸線控制點壩橫參考面8做“相合”約束。關(guān)聯(lián)趾板軸線控制點的控制面（高程面7和壩橫參考面8）與創(chuàng)建的控制控制點高程和壩橫樁號參數(shù)；根據(jù)地質(zhì)三維模型中的各地層風化面通過調(diào)整控制趾板走向、嵌深的高程、壩橫參數(shù)達到調(diào)整趾板軸線布置的目的，使趾板軸線的走向或嵌深至設(shè)計要求。

步驟五：根據(jù)趾板的類型創(chuàng)建趾板典型斷面草圖支持面12；對于平趾板是在趾板軸線控制點處分別作控制點左右相鄰兩段趾板軸線的法平面；對于斜趾板是做平行于大壩橫剖面且過趾板軸線控制點的平面；針對平趾板需將創(chuàng)建的法平面13分別向控制點左右兩段趾板軸線方向偏移一定距離，該距離視實際趾板走向而定，能使得相鄰兩端趾板平順過渡即可，一般為0～5m；得到趾板典型斷面草圖支持面12。

步驟六：在之前創(chuàng)建的趾板典型斷面草圖支持面12上繪制各段趾板草圖；趾板典型斷面草圖可提前制作成模板，供調(diào)用，亦可直接在趾板典型斷面草圖支持面12上繪制；趾板典型斷面草圖繪制后，將趾板斷面草圖尺寸參數(shù)與趾板斷面草圖對應(yīng)尺寸關(guān)聯(lián)。

步驟七：利用軟件中的“多截面實體”功能，將各段趾板兩端的趾板典型斷面草圖生成規(guī)則趾板實體14。

步驟八：生成相鄰兩端規(guī)則趾板實體之間的過渡異型趾板實體15。具體實施過程為：將相鄰兩段規(guī)則趾板實體各段部對應(yīng)的幾何邊進行“橋接”后生成過渡異型趾板實體的各面，利用“創(chuàng)成式外形設(shè)計”模塊中的曲面“縫合”功能將過渡異型趾板實體的各面合并為一個曲面；之前合并生成的曲面利用“零件設(shè)計”模塊中的“封閉曲面生成實體”功能生成該段過渡異型趾板實體。

步驟九：創(chuàng)建工程量參數(shù)，利用測量函數(shù)與創(chuàng)建的工程量參數(shù)關(guān)聯(lián)，工程量參數(shù)的顯示值即為當前趾板的工程量。

步驟十：利用“工程制圖”模塊生成趾板平面布置圖以及典型斷面圖。

當后續(xù)趾板布置或趾板斷面尺寸發(fā)生修改時，僅通過調(diào)整步驟2中創(chuàng)建的相應(yīng)參數(shù)值，趾板三維模型、趾板工程量以及趾板結(jié)構(gòu)圖即可隨之更新，避免重新建模浪費大量時間。