基于BIM技术的隧道工程参数化建模及围岩稳定性分析

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随着数字化、信息化建设的推进,BIM技术加速了传统建筑业的转型,其模型集成了建筑全生命周期的信息,在建筑的设计、施工、运营过程中起到了一定的作用,目前BIM技术在地上的建筑工程领域已逐步发展成熟,但在地下空间的隧道工程领域的发展还处于刚起步的状态。为了探究BIM技术在隧道工程设计方面的应用,本文展开了以下几个方面的研究工作:(1)选定了隧道工程应用的BIM建模软件及开发工具。总结BIM技术在国内外的应用现状,分析隧道工程BIM技术的应用方向,对比选取Autodesk作为隧道工程全生命周期信息化集成的平台工具,针对隧道工程的设计及参数化建模方法,采用以Revit软件为主,Civil 3D软件为辅的软件结合方式,研究Revit二次开发API及可视化编程Dynamo的开发工具。(2)完善了Revit软件在地质建模方面的功能,开发了层状三维地质建模的Dynamo程序模块。分析三维地质模型的表示方法和地质建模的勘察数据,基于多层DEMS的表示方法,运用普通克里金插值算法加密地质钻孔数据、Delaunay三角剖分算法处理原始数据,并通过Dynamo程序模块实现了层状三维地质模型的创建。(3)完善了Revit软件在隧道构件参数化建模方面的功能,开发了隧道工程支护结构的参数化建模程序窗口。分析隧道构件分类,补充包括隧道断面轮廓、洞门、锚杆、超前支护、钢架、钢筋网的隧道工程族库,采用Revit二次开发API实现快速化创建隧道模型以及Dynamo程序模块实现创建曲线段隧道模型。(4)探索了BIM软件和ABAQUS有限元结构分析软件的交互方式,以工程实例为依据,获取BIM模型的几何信息和物理信息,并同ABAQUS软件交互,由此模拟隧道工程的开挖,开展围岩稳定性的分析。基于以上研究工作,为隧道工程的参数化设计提供了高效率建模的方式,同时也推动了隧道工程基于有限元分析的BIM正向设计。
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