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水利水电工程的三维协同设计

2021/7/9    来源:互联网    作者:李美蓉      
关键字:水利水电工程  三维协同设计  
本文针对三维协同设计在水利水电工程设计中的应用进行探讨。
引言

       在水利水电工程的设计过程中,三维协同设计技术的应用越来越广。三维协同设计技术,可以使设计效果更直观,并满足广大用户越来越高的要求。但是,在应用三维协同设计技术进行水利水电工程设计的过程中会出现很多问题,为解决这些问题,设计人员提出了几点改善措施。本文针对三维协同设计在水利水电工程设计中的应用进行探讨。

1.三维协同设计质量控制概念

       三维协同设计是一种全新的设计理念,为保证其设计效果,在设计过程中必须做好相应的质量控制工作。三维协同设计的质量控制应该贯穿于工程设计全过程的控制过程,其质量管控的对象是设计本身。质量管控主要包含了对产品质量与设计工作质量的控制。对三维协同设计的质量控制而言,产品质量是基础与重点,而工作质量的控制为设计质量的实现提供了重要的前提与保障。产品质量控制效果的明显特征.设计单位的设计水平等直接可以在产品质量中加以呈现。而工作质量与产品质量相比,具有一定的隐性特征,其实施效果直接反映着设计单位的协同能力、资源调配能力等。因此,对三维协同设计质量控制而言,产品质量与工作质量之间存在着紧密的联系,二者缺一不可。

2.水利水电工程的三维协同设计

       2.1 骨架设计与驱动

       骨架(Skeleton,又称骨架模型),是将某一数字几何模型拓扑特性经过某种特殊方法处理后具有类似生物“骨骼”般的可视几何图形,它以图(Grahp)数据结构的形式进行存储,是构成工程全三维模型的核心和有效组织形式。骨架的组织形式一般采取多级树形结构,分为总骨架和子骨架,子骨架又可衍生下级子骨架水利工程三维模型中的骨架,大致分为工程总骨架(也称“顶层基本骨架”)、单元工程骨架和零部件骨架三类。骨架设计是三维设计的基础工作,采取自顶向下的设计方法骨架设计的思路是,在工程总体设计初期(可研设计阶段),从产品装配的最高层面考虑工程的设计结构,确定产品模型的主要空间位置和空间形状,例如大坝的基准点、线、面,其他构筑物的点、轮廓线、轮廓面等,定义工程主模块与子模块的关联(驱动与继承)关系,如空间要求、界面及其他几何属性等拓扑约束关系。当工程发生重大设计变更(如地质、建基面、桩号变更)时,只要在顶层基本骨架中完成所有控制参数的修改,便可驱动整个模型的更改。

       2.2 MicrostationBentley软件在设计工作中的应用

       MicrostationBentley是现阶段较为主流、功能较为强大的一款三维协同设计软件,其充分满足了水利水电设计工作的要求,极大地增强了设计工作的有效性与科学性。在实际操作的过程中,设计人员在设计活动开始之初,需要对水利水电工程设计要求、设计目标以及技术参数进行解读,并以文档的形式单独存储于MicrostationBentley之中。这种操作使得设计人员能够在短时间获取设计核心信息,避免出现设计偏差,基于三维协同上设计在协同性方面的优势,MicrostationBentley给用户充分的授权,确保用户对于设计方案的修改无需单独建档即可存储。

       2.3 地质地矿的勘探与监测

       由于我国陆地面积较大,地质和地貌存在一定的差异,使水利水电工程的地质勘探与监测存在较大的难度。在水利水电工程的设计过程中,应用三维协同技术,可以建立原始地貌、大坝、引水洞、开挖边坡等三维地形图,并在图中根据需要进行旋转、开挖、切剖面等方面的操作,为设计人员提供便利。由此可见,为了更好地提高地质勘探与监测水平,并保证其结果的准确和可靠性,应广泛应用三维协同技术,以提高水利水电工程的设计和施工质量。

       2.4 设计进度计划表

       水利水电工程三维协同设计过程中,设计进度计划表也是设计质量控制的有效手段。设计进度计划表的实施中,要求相关人员需要对不同时期的进展情况等加以实时掌握,在此基础上对项目的设计任务、进度等加以科学规划。因此,设计进度计划表是水利水电工程三维协同设计中项目进度控制的主要手段,有效保障了项目的顺利实施。在设计进度计划表的指导下,相关部门需要结合项目实施的具体情况,科学确定进度计划表。在后期设计过程中,要严格根据此计划表来实施,有关进度管理人员要检查工程实际情况与进度计划表之间的差异性,如果存在较大的偏差,需要及时对相关的工程问题加以分析与处理,采取必要措施等,保证水利水电工程三维协同设计可以在规定的工期范围内完成。

       2.5 创建水利水电工程设计模型

       创建等比例工程模型,可以提高水利水电工程的施工质量和效率,使工程建模在水利水电工程中发挥重要的作用,其作用体现在以下方面:①通过对工程的各个结构进行可视化,可以使设计人员及时发现结构中的不足之处,并进行优化,并且可以更好地指导施工,为施工过程提供详细的数据资料,从而保证水利水电工程的施工质量;②由于水利水电工程的建设规模较大,需消耗大量的人力、物力和财力,而建立工程模型可以改善这一情况,能够为设计人员进行工程图纸的绘制提供精确的数据,提升设计人员设计水平的同时,也能够为水利水电工程的施工奠定坚实的基础。

       2.6 模板化设计

       模板化设计是三维设计中知识重用思想的具体体现和重要技术手段。在水工建筑物中,有许多典型结构,如挡土墙,厂房上部结构中的牛腿、板、梁、柱、楼梯等,其重复利用率非常高如果每次重复建模,会浪费很多时间。模板化设计就是把一些定型的、在多个工程项目之间反复使用的一些构件的设计过程做成模板,供任意工程设计时调用,以达到快速三维建模的目的,大幅提高工作效率和工作质量把参数化设计与模板化设计两者相比较可以看出,如果说参数化设计是着眼于同一工程项目的一族产品的快速设计和修改的话,那么模板化设计则定位于不同工程项目的同类产品的结构设计。模板化设计是参数化设计思想的延伸和另类应用,法国达索公司的CATIA的知识模板功能提供了一个很好的实现模板化设计的软件工具。

3.结语

       由于三维设计系统有诸多明显优势,目前已迅速发展成水利水电工程设计的热门技术,成为水利水电勘测设计企业实现产业升级、创新管理模式、提高企业核心竞争力的必然选择。三维协同设计能有效解决水利水电工程设计中的关键性技术问题,是新时期水利水电工程设计的发展方向。本文对三维协同设计的优势及发展概况作了分析,实践证明,对水利水电工程三维协同设计质量进行相应控制,有利于设计者准确计算工程量,提升整个工程的设计质量和工作效率。
 
责任编辑:程玥
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