一种典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法

1.一种典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，创建典型区间地段铁路无砟轨道三维模型：根据无砟轨道底座的几何参数，在BIM平台中创建空间坐标系下的轨道板、自密实混凝土层和底座的三维模型，所述无砟轨道底座的几何参数包括底座的厚度、长度、超高以及限位凹槽个数；S2，读取S1创建的三维模型中一个道床单元的几何参数，所述道床单元的几何参数包括轨道板的长宽、自密实混凝土层的厚度和各关键点的坐标，所述关键点的坐标包括底座的起始截面和终止截面的点集以及底座上的限位凹槽的关键点集；将底座的起始截面和终止截面上的对应点使用直线连接，得到底座模型的三维轮廓；将每个限位凹槽的关键点使用直线依次连接，得到各限位凹槽的三维轮廓；S3，计算底座上层和下层的X筋分布：在底座的起始截面上建立直角坐标系；将空间坐标系下的起始截面转换到XY平面，保存坐标变换矩阵及其逆矩阵；读取X筋的配置参数，包括X筋偏移参数、上层X筋与底座顶面的距离、下层X筋与底座底面的距离；根据X筋偏移参数将Y轴沿X轴方向平移，记录每次平移后Y轴与底座上、下边界的交点，分别存储到集合UpVec1和DownVec1中，再通过逆矩阵进行坐标变换将集合UpVec1和DownVec1中的点转换到全局坐标系下；选择底座的终止截面，重复以上步骤，得到全局坐标系下的集合UpVec2和DownVec2；根据所述上层X筋与底座顶面的距离、下层X筋与底座底面的距离，调整所述四个集合中所有点的Z坐标，得到集合UpVec1’、DownVec1’、UpVec2’和DownVec2’；连接起始截面和终止截面的对应点，完成上层X筋和下层X筋的布置方案；S4，计算底座上层和下层的Y筋分布：读取Y筋配置参数，包括Y筋竖向偏移距离d K ，左、右侧道床边缘钢筋向内偏移距离d L 、d R ；将集合UpVec1’中的点转换到XY平面，连接指定点生成直线，将底座的左、右排水坡所在直线分别向下平移，使其通过集合UpVec1’中的相应点，得到新的线段up1；根据左、右侧道床边缘钢筋向内偏移距离d L 、d R ，将线段up1的左端和右端向内偏移，并向下偏移d K ，得到线段up1'；将集合DownVec1’中的点转换到XY平面，连接指定点生成直线；根据所述直线和底座的左右边界，得到线段down1，再根据Y筋配置参数将线段down1的左端和右端向内偏移并向下偏移d K ，得到线段down1'；将线段up1'和down1'转换到底座的起始截面；选择终止截面，重复上述过程，得到终止截面的Y筋的线段up2'和线段down2'；再根据读入的参数进行偏移，得到底座Y筋布置方案；S5，根据读入的钢筋网片分布方案，将S3、S4得到的底座X筋、Y筋布置方案进行网片划分；S6，计算自密实混凝土层的钢筋分布；S7，计算限位凹槽加强筋：首先读取预先定义好的限位凹槽加强筋布置参数，然后对每个限位凹槽的轮廓选择一个直角建立空间坐标系，将直角的两条边作为空间坐标系的X轴和Y轴，根据读入的钢筋排布参数，分别将X轴沿着Y方向以及Y轴沿着X方向进行偏移，再根据钢筋排布参数对计算得到的钢筋延长，得到添加的钢筋；之后使用限位凹槽加强筋弯折算法，对计算好的钢筋进行弯折，得到弯折后的钢筋，再根据钢筋排布参数将钢筋沿着与限位凹槽下截面垂直的方向向靠近上截面的方向偏移一定距离，得到限位凹槽加强筋的布置方案；S8，生成限位凹槽周围的防裂筋布置方案；S9，重复步骤S2-S8，完成其它轨道板单元的钢筋智能建模。 2.根据权利要求1所述的典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，S3包括以下分步骤：S31，在底座的起始截面上建立直角坐标系：选择底座起始截面外轮廓的一个直角边作为直角坐标系的X轴和Y轴，其中X轴为水平且垂直于铁路线延伸方向，Y轴垂直X轴向上；将所有平行于X轴方向的钢筋简称为Y筋，将所有沿铁路线延伸方向的钢筋简称为X筋；S32，将空间坐标系下的起始截面通过坐标变换转换到XY平面上并保存坐标变换的矩阵和其逆矩阵；S33，读取预先定义好的X筋的配置参数：所述X筋的配置参数包括X筋偏移参数、上层X筋与底座顶面的距离D1、下层X筋与底座底面的距离D2，所述X筋偏移参数包括X筋的偏移距离 以及每个相同的偏移距离 连续重复的次数，其中， ；所述X筋的偏移距离为当前X筋与前一根X筋的距离，第一个距离偏移距离 为第1根X筋与Y轴的距离，则底座的上层X筋数和下层X筋数均为 根，底座的X筋总共有 根；S34，将Y轴沿着X轴方向按顺序平移 共 次，平移 共 次，直到平移 共 次，记录每次移动后Y轴与底座的上边界的交点到集合UpVec1中，记录Y轴与底座的下边界的交点到集合DownVec1中；S35，将集合UpVec1与DownVec1中的点利用S32中保存的逆矩阵进行坐标变换，重新转换到全局坐标系下的底座起始截面上；S36，将集合UpVec1中全局坐标系下的点的Z坐标减少D1，得到集合UpVec1’；将集合DownVec1中的点的Z坐标增加D2，得到集合DownVec1’；S37，选择底座的终止截面，按照步骤S31到S35的方法，得到全局坐标系下的集合UpVec2和DownVec2；所述终止截面的直角坐标系的原点与起始截面的直角坐标系原点在同一侧，且X轴、Y轴的方向相同；S38，将集合UpVec2中的点的Z坐标减少D1，得到集合UpVec2’；将集合DownVec2中的点的Z坐标增加D2，得到集合DownVec2’；S39，遍历S36得到的集合UpVec1’，依次将其中的点与S38得到的集合UpVec2’中的对应点连接，得到底座上层X筋的布置方案；遍历S36得到的集合DownVec1’，依次将其中的点与S38得到的集合DownVec2’中的对应点连接，得到底座下层X筋的布置方案。 3.根据权利要求1所述的典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，S4包括以下步骤：S41，在步骤S32的基础上，读取预先定义好的Y筋配置参数，包括Y筋竖向偏移距离d K 、左侧道床边缘钢筋向内偏移距离d L 和右侧道床边缘钢筋向内偏移距离d R ，其中，Y筋竖向偏移距离d K 是X筋半径与Y筋半径之和；S42，将集合UpVec1’内的点转换到起始截面直角坐标系的XY平面上，将UpVec1’中的第二个点和倒数第二个点连接，获得穿过这两个点的一条直线L；S43，将底座左排水坡所在直线L1以及右排水坡所在直线L2分别向下平移，使得平移后的L1穿过集合UpVec1’中的第一个点，平移后的L2穿过集合UpVec1’中的最后一个点；S44，获得平移后的L1与底座左边的交点P1，平移后的L1与L的交点P2；获得平移后的L2与L的交点P3，平移后的L2与底座右边的交点P4，依次连接P1、P2、P3、P4 ，得到一条新的线段up1；将线段up1从左边向内缩短d L 长度，从右边向内缩短d R 长度，并向下偏移d，得到线段up1’，该线段为底座上层Y筋的一部分；S45，利用S3计算底座X筋分布中得到的DownVec1，将DownVec1上的所有点转换到XY平面上；将DownVec1上的第一个点和最后一个点连接，得到直线LL，直线LL与底座左边的交点为P5，与底座右边的交点为P6 ，连接P5和P6得到线段down1，将down1从左边向内缩短d L 长度，从右边向内缩短d R 长度，并向上偏移d距离，得到线段down1’，该线段是底座下层Y筋的一部分；S46，将所述线段up1’和down1’分别转换回底座的起始截面；S47，选择底座的终止截面，重复S41到S46，获得up2’和down2’两条线段，这两条线段也是底座Y筋的一部分；S48，利用所述up1’、up2’、down1’、down2’，根据读入的参数进行偏移，得到底座Y筋布置方案，所述读入的参数包含钢筋之间的间距（ ）与重复次数（ ），其中， 是第一根Y筋与起始截面的距离。 4.根据权利要求1所述的典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，所述的网片划分步骤如下：S51，读入底座的钢筋网片划分参数，包括不同的网片包含的Y筋数 以及每组网片的偏移参数 ，其中， 表示第 组网片包含的Y筋数；S52，根据S51读入的钢筋网片参数，对S4得到的底座Y筋布置方案进行网片划分，按照Y筋到起始截面的距离由小到大的顺序将Y筋分到 组中；S53，首先对上层Y筋分组，将Y筋向底座的底面投影，按照组号由小到大的顺序依次对每组Y筋在底面的投影进行如下操作：如果该组不是第一组，将该组第一根Y筋在底面上的投影沿着X筋投影的方向向着底座起始截面所在的方向偏移距离 ， 为网片组号；如果该组不是最后一组，将该组的最后一根Y筋在底面上的投影沿着X筋投影的方向向着底座终止截面的方向偏移 ；S54，根据步骤S53获得每组的第一根Y筋和最后一根Y筋在底面的投影，将底座的起始截面分别平移到每组的第一根Y筋和最后一根Y筋投影的位置并对上层X筋进行截取，截取的部分就是该组的X筋布置方案；如果该组的组号是偶数，对该偶数组的X筋进行沿z轴向下偏移的操作，偏移的距离是X筋的直径；S55，对底座下层的钢筋重复步骤S53到步骤S54，完成对底座下层筋的分组。 5.根据权利要求1所述的典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，步骤S6包括以下分步骤：S61，从S1创建的三维模型中读取底座的限位凹槽数据和自密实混凝土层的几何参数，其中，自密实混凝土层的长度和宽度与轨道板的长度和宽度相同；S62，针对每个轨道板自密实混凝土层的组合，获取其对应的两个限位凹槽的上截面的空间坐标，分别获取第一个限位凹槽的第一个点和最后一个点的中点m1，第二个限位凹槽的第二个点和第三个点的中点m2，连接m1和m2得到一条线段；S63，将S62得到的线段按比例放大到自密实混凝土的长度，得到线段L0；S64，将线段L0分别向两侧轨道方向偏移自密实混凝土层宽度的一半，得到两条线段L3和L4，这两条线段实际上是自密实混凝土层下截面的两条线；S65，利用L3和L4构建空间坐标系，将L4的左端点作为原点，将L4和L3左端点的连线方向作为Y轴方向，并将垂直于XY平面向上的方向为Z轴；S66，读入自密实混凝土配筋参数，自密实混凝土配筋参数格式与底座配置时的参数格式一致，并将Y轴沿着X轴方向按照Y筋参数偏移得到自密实混凝土层的Y筋，并将这些Y筋沿着Z轴方向向上偏移指定的距离，得到最终的自密实混凝土层的Y筋；S67，将X轴沿着Y轴方向按照X筋参数偏移得到自密实混凝土层的X筋，并将这些X筋沿着Z轴方向向上偏移指定的距离，得到最终的自密实混凝土层的X筋。 6.根据权利要求1所述的典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，所述限位凹槽加强筋弯折算法包括以下步骤：S71，读取预先定义好的限位凹槽加强筋钢筋布置参数；S72，记录限位凹槽的上截面和下截面；S73，在所述添加的钢筋中任取一根钢筋；S74，将任取的钢筋所在直线分别与限位凹槽上截面和下截面求交点，将该根钢筋所在直线分别向限位凹槽上截面和下截面投影，在上截面的投影与上截面产生两个交点Q1和Q2；在下截面的投影与下截面产生两个交点Q3、Q4；S75，连接Q1、Q3、Q4、Q2，得到钢筋弯折的部分；S76，将钢筋的起点与Q1点连接；将钢筋的终点与Q2点连接，得到完整的带弯折钢筋；S77，对限位凹槽内的其它钢筋执行S74到S76，完成对所有钢筋的弯折操作。 7.根据权利要求1所述的典型区间地段铁路无砟轨道钢筋智能建模方法，其特征在于，限位凹槽周围的防裂筋的钢筋布置方法如下：S81，读入预先定义好的限位凹槽防裂筋布置参数，包括内层钢筋中间折线距离限位凹槽的轮廓下边的距离a、内外层钢筋起终点连线距离限位凹槽轮廓的下边距离长度b、内层钢筋中间折线的长度c、外层钢筋中间折线的长度d、内层钢筋起终点距离e、外层钢筋起终点距离f、外层钢筋中间折线距离限位凹槽的轮廓下边的距离g以及上下两层钢筋的距离h；S82，将限位凹槽的轮廓下边分别向下偏移a和g，得到两条线，对这两条线分别按照比例从两边均匀缩放使其长度分别变为c和d；S83，将限位凹槽的轮廓下边向上偏移b距离，将该线按比例从两边均匀延长，使之长度为e，记录此时线段的起终点，然后再将线按比例从两边均匀延长，使之长度为f，记录此时的线段的起终点；S84，将S83中记录的长度为e的线段的起终点与长度为c的线段的左右两个端点连接，得到内层的钢筋，将S83中记录的长度为f的线段起终点与长度为d的线段的左右两个端点连接，得到外层的钢筋；S85，将步骤S84得到的内外两层的两根钢筋以限位凹槽的相应的中线为对称轴进行镜像翻折，得到限位凹槽上边周围的钢筋；S86，对步骤S84和S85得到的钢筋进行复制并向下偏移h，得到下层的钢筋。