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2020-12-15 08:44:19 | 分类:默认分类 | 标签:

     BIM是一种建筑信息模型,在三维数字基础之上发展起来,能够对建筑工程项目的各种信息进行集合、关联,并进行研究和分析,总结其一致性,特别实在复杂关系的项目设计中,BIM技术能够提高设计效率,优化设计步骤,保障设计的科学性。我国此项技术应用较晚,近些年逐渐开始在一些大型工程中使用。桥梁工程,具有复杂的结构以及庞大、繁琐的设计构建,工程地理环境复杂,并且具有各种耦合约束条件,而运用BIM技术,可以将这些复杂的关系简单化,能够对各种关系进行协调,因此受到了国内外学者的广泛关注。

 

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1 项目概述 

本工程是主城区市政工程要道,道路红线长为40m,双向6车道,设计车速为40km/h,两侧设有非机动车道和人行道,全程为0.84km。本工程桥梁引桥采用简支箱梁,跨径为25米。 

2 市政道路设计中BIM技术的应用分析 

设计阶段市政桥梁工程中引入BIM模型,其优势主要体现在工程量统计、碰撞检查以及三维可视化展示等三个方面[1]。 

(1)工程量统计。

构建BIM模型,快速生成各种工程量,并获得各项工程量清单。借助BIM技术构建的工程量清单以及二维CAD设计图纸的对比,能够快速并准确的检测出CAD图纸设计中存在的工程量统计问题。

(2)碰撞检查。

碰撞检查主要是借助BIM技术,对多个专业以及关联进行协调设计,它将原本独立的各项关系快速联系在一起,同时还能够对这些关系进行优化,根据实际需求不断优化和更新。在结构复杂的桥梁构建设计中,CAD图纸设计,要将不同的构架分别绘制在不同的设计图纸上。但是,设计中无法避免一些设计不周的情况,设计不周会导致一些管道碰撞、部件位置冲突等情况,另外,专业设计人员之间,由于沟通不善,也容易引发一些设计问题。碰撞检查能够快速检测这些问题,并优化传统CAD设计的不足。在本次研究的项目工程中,采用了Autodesk Revit链接管理与工作集,在建模、整合、碰撞检查等,大幅降低了设计不周导致的一系列失误,从而为桥梁施工提供了更加可靠的依据和支撑,降低了出现施工错误的几率。

(3)三维可视化展示。

桥梁结构中存在一些复杂构件,传统CAD图纸对这些复杂构件表述比较困难,这大大增加了施工方对图纸意图的理解难度,容易出现一些与施工设计不符的情况,进而增加不必要的成本投入,导致经济损失。另外,二维CAD设计图纸在设计信息表述上也不够完整,设计者的意图,基本无法完整的传递给施工单位以及运营管理部门。 

而BIM模型的应用,设计者意图能够得到完整的传达,可以更加立体、直观、全面的展现设计成果,解决了传统设计方法表述不完整、不准确等问题,促使了设计方与施工方之间的良性沟通。设计成果的三维立体化展示,提高了项目的实用性,缩短了施工技术交底时间。   

3 BIM技术在桥梁设计阶段的应用 

    3.1 BIM模型建立 

  在设计阶段,BIM技术的应用属于核心环节,本项目路桥上部结构主桥的跨度为5,属于上承式空腹拱桥,箱型截面,引桥为简支箱桥梁,并采用了相同高度的预应力混凝土连续梁结构,下部结构主桥墩采用了承台以及群桩基础,采用了承台桩基作为主引桥的基础。在本项目中,运用了Autodesk Revit对箱梁、柱式桥墩等进行了结构图构建,展示了其各项参数,以及参数化的结构族库,并实现了对二维CAD图纸转换为BIM模型,在此基础上,对工程量统计、碰撞检查以及三维可视化演示。 

    3.2 箱梁BIM参数化设计 

  箱形截面为闭口薄壁截面,抗扭刚性强,顶板、底板面积都比较大,其正负弯矩的承担能力性能强,并且施工中得到了广泛应用。截面形式由箱、室数量分为单箱单室、单箱多室、多箱单室和多箱多室;腹板构造包括直腹板、斜腹板两种。本文主要对单箱单室截面构造进行研究,对路桥箱梁参数化设计进行研究。 

  3.3 柱式桥墩 

  柱式桥墩根据桥宽布置不同,分为单柱、双柱和多柱式,上加盖梁伟墩帽,墩柱又以截面形式分为圆柱墩和矩形墩,柱式墩模型的创建可以分为盖梁模型和墩柱模型两部分来完成。在完成了盖梁与墩柱模型的构建之后,则对盖梁将要插入的族中设置参数。具体步骤如下[2]: 

  首先确定一个带盖梁柱子式墩的模型族,接着新建一个自适应公制常规型族,并在默认标高平面和两个竖直平面交点设置一个自适应点,同时设置盖梁顺桥向宽度约束参数为L。然后进行盖梁族与墩柱族插入,同时调整逻辑参数K,确定墩柱的位置。除了箱梁、柱式桥墩之外,同时构建了拱圈、承台、走道板等参数化结构族。最后,依据测量资料、地质信息等基本数据,借助构建参数化结构族库,按照从整体到局部、从零件到构建的顺序,进行定位,建立路桥BIM模型。  

4 BIM模型应用 

  4.1 工程量统计 

  随着BIM模型的建立,各种构建的工程量可以很快生成,进而可以准确的得到各种构建的工程量清单。将BIM构建过程中生成的工程量清单与二维CAD设计图纸的构建清单对比,可以快速、精确地检测出基于二维CAD图纸设计中存在的工程量统计问题。 

  4.2 碰撞检查 

  碰撞检查是BIM技术实现多专业协同设计的重要特性,通过碰撞检查,可以实现各专业的关联协同设计,从而及时有效地联系在一起。基于BIM技术,可在设计中不断地更新与优化各个不同的专业。由于桥梁工程结构复杂、构建繁多的特点,在传统基于二维CAD图纸设计的过程中,不同的构件经常需要表示在不同的设计图纸上。因此,由于设计时考虑不周而引发的管道碰撞、部件位置冲突等现象经常发生,此外,不同专业设计人员间的沟通、协调也比较困难,导致设计质量很难得到保障。而碰撞检查可以很好地协同各专业设计,在设计过程中及时发现管道碰撞、部件位置冲突等现象,很好地解决了传统桥梁设计中基于二维CAD图纸合图分析难以发现设计中存在冲突的问题。本项目使用AutodeskRevit的工作集和链接管理,通过模型整合、碰撞检查,从而在很大程度上降低了由于设计时考虑不周而引发的一系列错误,降低了施工时出现错误的概率[3]。 

  4.3 三维可视化展示 

  部分结构复杂的特征构件部位,通过传统的二维CAD图纸很难表示清楚,在施工的过程中,施工方难以完整、准确地理解设计者的意图,导致设计与施工不符,造成不必要的损失。另一方面,基于二维CAD的设计图纸也很难将设计信息完整地表达出来,设计者的设计意图、设计信息通过二维CAD图纸很难完整地传递到施工单位及运营管理部门。 

5 结语 

  在市政路桥工程设计阶段引入BIM技术,能够优化设计环节,通过构建BIM模型,对工程量统计、碰撞检查、三维可视化进行展示,效果十分显著。本文对其进行研究,旨在为日后类似桥梁设计BIM技术的应用提供一定参考和经验。虽然我国在BIM技术领域的研究和发展还处于初级阶段,执行标准还不够统一,但是其发展速度很快,日后的市场十分广阔。 


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