甘肃快3

筑龙论坛-全球建筑人工程人网上交流互动社区 · BIM · BIM施工应用

[分享]BIM在40m简支梁桥研制中的作用

发表于2019-05-13    746人浏览    1人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

筑龙币+50

羞听离词



BIM在40m简支梁桥研制中的作用_1

我国西部山区和东部沿海地区的高速铁路建设逐年增多,而跨越河流、沟谷的高墩桥梁以及软基沉陷地区的深基础桥梁占比较大,墩台基础造价较高。当桥梁跨度大于32m时,多采用现浇桥梁(包括简支梁、连续梁、连续刚构等),其经济性下降,且质量控制难度较大。为此,我国多个单位合作成功研制了40m预制简支箱梁。



甘肃快32018年底中国高铁运营里程超过2.9万公里,占全球高铁运营里程的三分之二以上,超过其他国家总和。为保证列车运行的安全与舒适、节约土地和保护线路周边环境,在跨越河谷及平原高架区段,高速铁路主要以桥梁跨越的形式通过。目前我国高速铁路桥梁长度占线路总长的50%以上,主要为标准跨度预应力混凝土简支梁桥。


高铁40m简支梁在规划伊始便提出了设计-建造-运维全生命周期的应用设想,确定了基于BIM技术的智能设计、制运架一体化和智能运维的实施内容。


本文介绍BIM技术在40m简支梁设计中的研究和应用工作,涉及模型结构分解、精细化BIM模型构建和BIM设计交底系统研发3个方面,以期为全生命周期BIM模型使用和信息流转奠定基础。



面向装配化的模型结构分解


高速铁路40m简支梁具有跨度大、技术含量高等特点,反映到BIM模型上则表现出模型体量大、构成单元多、层级结构复杂的特性,因此制定一套完整、规范的模型结构至关重要。借鉴制造业产品生产管理方式,采用基于BOM(Bill of Material)的模式对40m简支梁进行模型结构分解,一方面依据设计固有表达方式,体现详细的构造细节,准确反映设计意图; 另一方面考虑简支梁制造、运输、架设乃至运营一体化管理和模型精细度的对应要求,实现设计、制造环节数据传递和信息集成的渠道贯通,并为后期运营提供数据信息接口,统筹全生命周期的应用需求。


为此,将40m简支梁视为装配化的综合平台,实现不同构件层级的装配化: 充分考虑简支梁制造需求,提供如预应力自动张拉、管道智能压浆等施工数据匹配的对象实体,将简支梁主体结构合理拆分,形成面向装配化的主梁结构; 考虑铁路不同结构形式的常用跨度简支梁应用模式,搭载附属设施( 包括线路结构) 产品库,对简支梁主体结构与附属设施进行一体化BIM设计,实现两者的标准化设计和模块化的灵活组装。


模型结构分解的具体原则如下: 

  • 涵盖40m简支梁综合平台的所有组成单元,并赋予唯一编码标识;

  • 清晰地划分层级结构和逻辑关系,为不同业务子系统数据共享、集成和追溯提供实体; 

  • 作为制造阶段计划编制、物料领用、成本核算等过程管控对象的最小划分粒度,为精细化管理提供条件。


按照上述原则,将40m简支梁分为主梁、支座和附属设施三大类。根据具体工程项目采用不同的通用图灵活组合装配,输出40m简支梁不同结构形式的整体BIM设计模型。


40m简支梁主梁信息模型结构分解

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_2


属性信息的定义和赋加是设计阶段BIM应用的重要环节,直接关系到后续信息流转和应用效率。基于确定的模型结构划分,梳理简支梁构成单元的设计信息,如下表所示。


40m简支梁典型构成单元设计信息示例

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_3


表中将设计信息划分为基本信息、技术参数和工程数量3类,通过BOM表内的唯一ID标识,采用二次开发插件批量赋予对象实体,实现结构树-模型-数据的互关联。进一步研究不同构成单元基本信息与工程数量的逻辑关系,可实现设计工程量的自动统计。


IFD编码是构成单元的基本信息之一,在分类、统计中发挥重要作用。桥梁构件模型结构分解一般基于《铁路工程信息模型分类和编码标准》( 1. 0 版) 中的53表,按照功能特征对构件进行分类,但对单独的箱梁梁体不完全适用。考虑到梁体结构由多种铁路工程产品构成,结合53表及扩展补充58表的分类,编制完成每一类构成单元的编码。


BIM 模型构建


受BIM技术成熟度和管理交付模式所限,BIM正向设计还处于探索阶段,目前仍以翻模为主。40m简支梁BIM模型构建也是采取此种模式。本文基于CATIA软件进行建模,涉及模型精度和衍生的产品库,具体要求为: 按照LOD3. 5模型精度对混凝土梁体、普通钢筋、预应力筋、轻质桥面、近轨矮屏障、无砟轨道等构成单元进行精细化建模,建模过程中开展信息集成、碰撞检查、方案优化、工程量统计等辅助设计工作; 立足装配化思想,对标准化产品开展参数化建模,逐渐积累铁路简支梁的配套产品库。


基于BIM 的设计优化


通过图纸审核和模型碰撞实现基于BIM的设计优化。首先根据设计图纸进行BIM建模,基本原则是保持与二维设计图纸的一致性,建模过程完成图纸的校核; 然后通过BIM技术进行碰撞检测,输出分析报告,反馈至专业设计人员,由其确定修改方案,进而更新BIM模型,优化二维设计图纸。重复上述过程,直至二维设计图纸差错漏碰问题基本解决,误差在允许范围内; 最后进行设计钢筋大样图输出及分类工程量统计,形成交付成果。


基于BIM的40m简支梁辅助优化设计流程

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_4


基于BIM的设计优化包括以下工作重点:

  • 图纸审核

模型创建过程中对图纸的数量、标注、空间关系等内容进行校核,实质是二维设计成果的过程审查。

  • 碰撞检查

在二维设计图纸中,预应力筋与梁体配筋是分开布置的,对于空间出现的碰撞问题无法避免,只能通过施工人员自行调整,这不仅给施工过程带来困扰,也给设计质量带来一定的不确定性。

为了避免施工过程中的无序修改,借助BIM技术进行几何体的碰撞检查,可深度分析基于二维设计成果中钢筋、预应力筋与其他零件的空间关系。直观反馈其中的不合理之处,实现问题前置化,进而提前调整相应单元的空间布置,减少变更及现场返工。

碰撞检查内容主要包括普通钢筋与预应力筋管道的碰撞、普通钢筋与梁体的碰撞、预埋件与预应力筋管道的碰撞。


普通钢筋与预应力筋管道的碰撞

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_5


  • 信息精准输出

40m简支梁BIM模型承载了混凝土数量、预应力筋长度、管道压浆体积等详细工程信息,可精准分类、输出工程量信息,辅助二维设计成果的完善。以钢筋为例,结合规范规定的弯钩长度要求对带肋钢筋进行准确放样,自动输出二维钢筋大样图,可直接指导现场应用。


钢筋大样输出图( 单位: mm)

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_6


参数化建模及产品库

参数化是BIM技术的显著特点之一,考虑40m简支梁具有不同的结构类型以及配套的附属设施,可通过控制多类型参数调整模型中数据关系,实现模型属性信息对应改变,提高建模效率。


  • 梁体及钢筋

将梁体各项指标( 包括长、宽、高等各种几何尺寸,共计53个) 设置为参数,通过BIM建模软件以。xls格式导出各项指标,基于。xls 格式改变参数输入量值,基于参数驱动实现不同跨度梁体模型的快速调整。


根据钢筋弯折角度( 135°,90°) 绘制模板,将几何信息( 如长度、直径等) 进行参数化设置,实现模型批量实例化。针对长度随梁体造型变化的部分钢筋,根据其渐变规律在CATIA中自动计算弯折点后进行钢筋实例化。


  • 铁路标准产品库

铁路简支梁设计中应用了多种产品,如锚垫板、锚具、支座、防落梁装置等,这些产品标准化程度高、重复使用率高。因此,可根据标准产品的几何尺寸、属性信息,搭建简支梁常用配套标准产品库,方便在不同类型简支梁设计中调用,从而提高设计效率,实现标准产品的累积和继承。


通过获取并存储相关产品的设计参数,建立铁路常用跨度简支梁所配套的产品模型,借助目录编辑器模块逐渐形成标准产品库。


标准产品库的建立流程

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_7


BIM设计交底系统研究


BIM技术不仅在设计优化中发挥了重要价值,而且为设计交底提供了丰富的展现方式。考虑简支梁设计交底内容形式的通用性,泛化了设计交底系统定位: 不局限于40m梁,而是立足不同铁路等级( 高速铁路、城际铁路、客货共线铁路以及重载铁路) 、结构形式、设计时速、跨度、线路类型形成的标准简支梁和常用跨度连续梁,支持不同BIM设计软件的三维模型导入、多方式的设计交底与信息传递。目的是实现铁路常用跨度混凝土梁模型可视化,设计信息综合展示和一致性传递,拓展设计方与建设、施工及监理方的交流手段,提升设计单位的服务水平。


基于40m简支梁全生命周期BIM技术应用规划及模型成果,确定了BIM设计交底系统架构,包括展示层、应用层和数据层。


系统架构

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_8

为丰富设计交底内容和形式,设计了梁体模型、附属设施模型、图纸查看、三维设计交底、资料管理、模型装配、模型上传等功能模块。


简支梁BIM模型包含单元种类多,关系错综复杂,通过整体BIM模型很难查看特定元素之间的相互关系。为此,对梁体模型和附属设施模型模块的展示内容进行开放式设计,通过灵活定义不同单元的组装,实现简支梁不同装配单元的对应、查看和对比,满足不同人员对设计模型的使用需求。


以梁体模型装配为例,通过模型上传完成梁体混凝土、普通钢筋、预埋钢筋、加强钢筋、预应力钢筋、锚垫板、支座预埋钢板等单元轻量化格式的分类存储,根据不同需求形成了桥面布置、翼缘板构造、接触网加强构造、综合接地、电缆上桥等多个固定组合单元。还可以选择不同装配模型结构树中的子类,实现具体元素组合,其组合内容包括空间相对关系及参数信息。


系统架构

BIM在40m简支梁桥研制中的作用_9



构建面向全生命周期的40m简支梁设计BIM模型时,通过图纸审核和碰撞检查辅助二维设计图纸优化,对梁体、普通钢筋进行了参数化建模,实现钢筋大样图输出,构建了锚垫板、支座等简支梁标准产品库。


秉承装配化管理理念,开展了BIM设计交底系统原型设计及研发,通过对不同装配单元的自由组合,实现模型的灵活查看及相对空间位置的准确展示,丰富了设计交底表达方式。



内容来源:

中国铁道科学研究院集团有限公司(铁路BIM联盟成员单位)

潘永杰,苏永华,魏乾坤,贾王育,郭维。

BIM技术在铁路40m简支梁设计中的应用[J]. 铁道建筑.


来源:BIM    微信公众号    铁路BIM联盟

仅作分享交流

分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2019-05-13   |  只看该作者      

2

BIM在40m简支梁桥研制中的作用

登录后才能评论,评论超过10个字,有机会获得筑龙币奖励!

-->
广西快3 河北快3 吉林快3 湖北快3 湖北快3 pk10 上海快3 pk10 江西快3 河南快3