BIM技术在桥梁设计的应用

2019-10-15 版权声明 举报文章

摘要:进入二十一世纪以来,信息化技术发展迅猛,我国的建筑业也开始了信息化建设的科研。其中,建筑信息模型BIM是一种基于三维的建筑设计理念,拥有强大的综合信息管理能力的新型技术,对BIM技术对桥梁设计的应用进行研究,以减少设计错误,提高工程质量。

关键词:BIM技术;桥梁设计;施工模拟;模型建立

1工程概况

某双塔双索面混合梁斜拉桥,全桥长1008m,其中主跨长608m,桥梁跨径为(64+68×2+608+68×2+64)m,为7跨连续半漂浮体系,边跨处设计两个辅助墩和1和过渡墩,两个主塔塔高分别为196.7m和207.4m,设计双向6车道高等级公路,设计时速为80km/h,设计荷载为公路-Ⅰ级。中跨主梁为钢箱梁,边跨主梁为与钢箱梁外形相同的混凝土箱梁,3.5m梁高,主梁的钢箱梁顶面全宽(含风嘴)为37.6m,中跨标准索距为15.5m,边跨索距为10m、8m。采用整体节段吊装、现浇混凝土施工工艺进行主跨钢混结构梁段的施工,剩余梁段采用悬臂拼装技术;采用支架现浇施工技术进行边跨混凝土梁段的施工。该大桥的总体布置图如图1所示。

2BIM平台中软件介绍

2.1设计软件比选

(1)Autodesk———Revit系列与AutoCAD相比,Autodesk———Revit系列采用的代码库以及生成的文件结构均不相同。Revit作为一个独立的软件平台,由于囊括了绿色建筑可扩展标记语言模式(GreenBuildingXML,即gbXML),具有模拟工程能耗以及分析工程荷载等功能;能够利用ROBOT、RISA等结构分析软件中的受力分析;能够利用概念设计软件、建模软件(如SketchuP)等软件导出的DXF文件导入Revit系列软件中加以利用生成所需的BIM模型。Revit系列软件操作简单,操作界面便捷,即使以前没有接触过此类软件的人学习起来也容易上手,拥有海量的对象库,能实现各视图状态下与三维模型双向关联,信息更新全面,提高了模型建立的准确性,极大程度地减少了传统方法建模的重复工作;模型建立后能够以路径为依据实现三维漫游作业,便于参与项目的各方进行沟通和协调。该系列软件的海量对象库一般由第三方开发,因此开发出来的应用皆以文件形式创立,造成了建成的模型不便与别的软件平台互用,必须进行模型形式转换才能进行互用交流。(2)Bentley———BentleyArchitecture系列Bentley系列软件在BIM模型设计建立中应用的对象广泛,主要用于工业设计和建筑与基础设施设计,其自身携带多种操作界面与分析软件,各个分析软件皆有其独特的行为特征,在模型建立过程中,需要充分调动各个分析软件,操作各个不同的界面联合工作,因此,Bentley系列软件操作复杂,对于新手来说需要学习掌握的分析软件和操作界面众多,难上手;与Revit系列软件相比,其对象库不够丰富,互通性不好,很多功能系统只能单独使用。结合以上分析,本文决定以Autodesk———Revit系列软件进行该大桥的模型建立。

2.2族的特性

在Autodesk———Revit系列软件中,族的概念为将桥梁结构中常涉及的结构部位作为面向对象提取出来,形成一个具有固定形式的构建对象,此处的族为参数化构件,可根据建模需要制作自己专属的族。本文通过Revit中的开放接口,将需要使用的构件族导入进来,为斜拉桥模型建立做准备。在模型建立过程中,可以将族库中已建好的族引用至整体模型中的位置,可缩短建模的时间;且建好的族可以保存在族库中,以便后续类似工程模型建立时的引用,减少重复性工作。

3族库的建立

3.1建立基础族

该大桥为桩基础,其中主墩索塔基础为群桩基础,建立基础族时,调取系统自带的结构基础族样板文件,建立基础族库,输入各墩台基础尺寸和标高等基本参数,材料为混凝土,得到基础模型的三维视图如图2~图4所示。

3.2建立墩柱族

该大桥承台上部墩柱为部分空心结构,建立墩柱族时,先建立一个空心截面,利用拉伸命令将截面拉至墩柱设计高度,处理倒角细部构造,得到模型如图5所示。

3.3建立索塔族

(1)上塔柱该大桥索塔塔柱为变截面、空心结构,其中塔柱下部向外倾斜,塔柱中部向内倾斜,塔柱上部为垂直构造。在塔柱下部和中部相交处设置一道下横梁,在塔柱中部和塔柱上部相交处设置一道下横梁。在索塔族建立过程中,利用不带任何参数的公制常规模型样板来帮助建立。建立完成的部分模型如图6、图7所示。(2)上塔柱在索塔上塔柱的建模过程中注意上横梁和塔尖部位的细部构造处理,建立三维模型如图8、图9所示。(3)钢锚梁作为将索力传递至塔柱的重要构件———钢锚梁,结构复杂、需处理细节多,建立三维模型如图10所示。(4)过人孔为了便于桥梁结构运营后的检测和维修施工,索塔横梁和塔柱相交处设置过人孔,在建立过人孔族时,先绘制出过人孔形状,再利用“实心、空心”功能调整为空心,最后用剪切功能即可将洞口做出来,建立的模型如图11所示。

3.4建立主梁族

该大桥,主桥为钢箱梁结构,加劲肋多,建模时注意准确定位;引桥为钢筋混凝土箱梁结构,建模时注意截面纵坡的处理,建立的模型如图12、图13所示。3.5全桥模型建立如图14所示。3.6二维图纸的导出Revit系列建立三维立体模型后,具有导出格式为DWG的二维图纸功能,导出该大桥的整体二维布置图如图15所示。4结语本文对BIM技术的概念进行了简要的阐述,对比分析了BIM平台中的两款设计软件,综合比较之下,选择Revit系列软件进行大桥模型的设计建立。对族概念进行阐述,并一一建立桥梁结构的各个族文件,通过组文件的载入和位置参数的调整,得到桥梁结构的整体模型。

参考文献

[1]曹旭光,杨伟名.BIM技术在桥梁工程设计与施工中的应用研究[J].四川水泥,2016,4:85.

[2]宋福春,陈冲,张兴,赵宁.BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2016,1:115-123.

[3]刘智敏,王英,孙静,贾英杰,高日.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用研究[J].北京交通大学学报,2015,6:80-84.

作者:郭刚 单位:新疆交通规划勘察设计研究院

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