盾构隧道管片排环与线路拟合用户手册
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【盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序】V1.0 用户手册
第一章 概述
21 世纪将迎来地下空间开发利用的高潮，盾构法已在城市隧道（如地铁隧 道，污水排放隧道，引水、供水隧道，江河湖海底隧道，电力、电讯、供气及共 同沟工程等隧道）建造中确立了绝对的统治地位，将成为城市地下暗挖施工法主 流之一。
盾构隧道施工，通过衬砌管片组合拼装来满足线路要求。衬砌管片拼装形式 多样，计算复杂，特别是对于结构和防水均有优势的错缝拼装，即需要满足错缝 拼装的几何结构约束，又要最大限度地减小拼装后与线路的误差，计算难度大。 盾构排版程序，可根据线路资料，选择各种拼装形式，自动计算衬砌管片的拼装 排列，并最大限度地拟合线路。
1.1 两种管片类型的排版计算
按直线段隧道和曲线段隧道的需要，管片可分为直线段管片和曲线段管片， 曲线段管片又分为左曲管片和右曲管片。另外，还有既能用于直线段又能用于曲 线段的通用管片，通过对通用管片的有序旋转，可完成直线段和不同半径的曲线 段以及空间曲线段的拼装。盾构隧道工法在城市隧道施工中普遍使用,而通用管 片以其较低的工程造价、方便施工等诸多优点,逐渐成为盾构施工中使用的主流 管片形式。
【盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序】V1.0 用户手册
盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序 V1.0
用户手册
二 0 一 0 年一月
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【盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序】V1.0 用户手册
目录
第一章 概述.....................................................................................................................................1 1.1 两种管片类型的排版计算................................................................................................1 （1）通用楔形环排版计算.............................................................................................1 （2）标准环+左右转弯环排版计算...............................................................................2 1.2 两种拼装形式：通缝拼装和错缝拼装............................................................................2 1.3 后处理功能.........................................................................................................................3 1.4 程序运行环境....................................................................................................................3 1.5 程序安装............................................................................................................................3 1.6 技术支持............................................................................................................................6
1.2 两种拼装形式：通缝拼装和错缝拼装
管片的拼装形式可分为通缝拼装和错缝拼装（图 1- 1）。
第三章 工程实例...........................................................................................................................17 3.1 通用楔形环实例..............................................................................................................17 3.2 标准环+左右转弯环实例 ...............................................................................................18
本程序支持两种管片类型的排版计算：ห้องสมุดไป่ตู้
（1）通用楔形环排版计算
z 一种管片模板 z 通过旋转楔形环来拟合缓和曲线、圆曲线段、竖曲线 z 通常采用错缝拼装，也可以在特殊区段（如联络横通道处）采用通缝拼
装
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【盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序】V1.0 用户手册
（2）标准环+左右转弯环排版计算
z 三种管片模板：即标准环（直线环）、左转弯环、右转弯环 z 三种管片分块形式可以相同，也可以不同 z 标准环+旋转后的标准块用于直线段排版 z 标准环+楔形环用于缓和曲线、曲线段的排版 z 通常采用错缝拼装，即隧道整体结构缝不贯通
致谢 ................................................................................................................................................25 参考文献.........................................................................................................................................26
第四章 理论手册...........................................................................................................................19 3.1 平、竖曲线的定点算法..................................................................................................19 3.1.1 第一缓和曲线（ZH~HY）上任意点的坐标......................................................19 3.1.2 圆曲线（HY~YH）上任意点的坐标 .................................................................20 3.1.3 第二缓和曲线（YH~HZ）上任意点的坐标......................................................20 3.1.4 竖曲线内任意点的高程.......................................................................................20 3.2 标准环+左右转弯环排版算法........................................................................................21 3.2.1 曲线转角计算.......................................................................................................21 3.2.2 转弯环管片偏转角计算........................................................................................21 3.2.3 缓和曲线和圆曲线上转弯环管片用量计算 ........................................................22 3.2.4 转弯环管片位置的确定........................................................................................22 3.2.5 楔形量计算............................................................................................................23 3.3 空间任意点绕任意轴旋转的计算机图形学算法 ..........................................................23
第二章 操作手册.............................................................................................................................8 2.1 操作流程............................................................................................................................8 2.2 平曲线及竖曲线信息.........................................................................................................9 2.3 管片信息..........................................................................................................................10 2.3.1 通用楔形环拼装...................................................................................................11 2.3.2 标准环+左右转弯环拼装.....................................................................................13 2.4 排版..................................................................................................................................14 2.5 空间坐标计算..................................................................................................................15
【盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序】V1.0 用户手册
第一章 概述
21 世纪将迎来地下空间开发利用的高潮，盾构法已在城市隧道（如地铁隧 道，污水排放隧道，引水、供水隧道，江河湖海底隧道，电力、电讯、供气及共 同沟工程等隧道）建造中确立了绝对的统治地位，将成为城市地下暗挖施工法主 流之一。
盾构隧道施工，通过衬砌管片组合拼装来满足线路要求。衬砌管片拼装形式 多样，计算复杂，特别是对于结构和防水均有优势的错缝拼装，即需要满足错缝 拼装的几何结构约束，又要最大限度地减小拼装后与线路的误差，计算难度大。 盾构排版程序，可根据线路资料，选择各种拼装形式，自动计算衬砌管片的拼装 排列，并最大限度地拟合线路。
1.1 两种管片类型的排版计算
按直线段隧道和曲线段隧道的需要，管片可分为直线段管片和曲线段管片， 曲线段管片又分为左曲管片和右曲管片。另外，还有既能用于直线段又能用于曲 线段的通用管片，通过对通用管片的有序旋转，可完成直线段和不同半径的曲线 段以及空间曲线段的拼装。盾构隧道工法在城市隧道施工中普遍使用,而通用管 片以其较低的工程造价、方便施工等诸多优点,逐渐成为盾构施工中使用的主流 管片形式。
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【盾构隧道衬砌管片排版及线路拟合程序】V1.0 用户手册
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第一章 概述.....................................................................................................................................1 1.1 两种管片类型的排版计算................................................................................................1 （1）通用楔形环排版计算.............................................................................................1 （2）标准环+左右转弯环排版计算...............................................................................2 1.2 两种拼装形式：通缝拼装和错缝拼装............................................................................2 1.3 后处理功能.........................................................................................................................3 1.4 程序运行环境....................................................................................................................3 1.5 程序安装............................................................................................................................3 1.6 技术支持............................................................................................................................6
1.2 两种拼装形式：通缝拼装和错缝拼装
管片的拼装形式可分为通缝拼装和错缝拼装（图 1- 1）。
第三章 工程实例...........................................................................................................................17 3.1 通用楔形环实例..............................................................................................................17 3.2 标准环+左右转弯环实例 ...............................................................................................18
本程序支持两种管片类型的排版计算：ห้องสมุดไป่ตู้
（1）通用楔形环排版计算
z 一种管片模板 z 通过旋转楔形环来拟合缓和曲线、圆曲线段、竖曲线 z 通常采用错缝拼装，也可以在特殊区段（如联络横通道处）采用通缝拼
装
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（2）标准环+左右转弯环排版计算
z 三种管片模板：即标准环（直线环）、左转弯环、右转弯环 z 三种管片分块形式可以相同，也可以不同 z 标准环+旋转后的标准块用于直线段排版 z 标准环+楔形环用于缓和曲线、曲线段的排版 z 通常采用错缝拼装，即隧道整体结构缝不贯通
致谢 ................................................................................................................................................25 参考文献.........................................................................................................................................26
第四章 理论手册...........................................................................................................................19 3.1 平、竖曲线的定点算法..................................................................................................19 3.1.1 第一缓和曲线（ZH~HY）上任意点的坐标......................................................19 3.1.2 圆曲线（HY~YH）上任意点的坐标 .................................................................20 3.1.3 第二缓和曲线（YH~HZ）上任意点的坐标......................................................20 3.1.4 竖曲线内任意点的高程.......................................................................................20 3.2 标准环+左右转弯环排版算法........................................................................................21 3.2.1 曲线转角计算.......................................................................................................21 3.2.2 转弯环管片偏转角计算........................................................................................21 3.2.3 缓和曲线和圆曲线上转弯环管片用量计算 ........................................................22 3.2.4 转弯环管片位置的确定........................................................................................22 3.2.5 楔形量计算............................................................................................................23 3.3 空间任意点绕任意轴旋转的计算机图形学算法 ..........................................................23
第二章 操作手册.............................................................................................................................8 2.1 操作流程............................................................................................................................8 2.2 平曲线及竖曲线信息.........................................................................................................9 2.3 管片信息..........................................................................................................................10 2.3.1 通用楔形环拼装...................................................................................................11 2.3.2 标准环+左右转弯环拼装.....................................................................................13 2.4 排版..................................................................................................................................14 2.5 空间坐标计算..................................................................................................................15