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BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技术自2000年左右被引入中国后,在工业与民用建筑领域已经取得较为长足的发展。然而其在桥梁建设领域,BIM的应用较为滞后,面临着人才、环境等多方面阻碍。本文的研究目的是推广BIM在桥梁建设领域的应用,加强项目在施工控制以及管理养护阶段的信息整合,实现桥梁的全生命周期管理。
本研究依托安徽某连续梁拱组合钢桥及其施工控制结果,对桥梁施工阶段以及后期管理养护阶段的BIM应用进行了探索,具体的研究内容、研究方法以及结果如下:
1. 回顾了BIM在国内外的发展历程以及研究现状,就BIM在桥梁领域的应用与意义进行了阐述。
2. 通过收集工程的设计图纸、施工方案等信息,利用有限元软件Midas按施工阶段建立全桥有限元模型模型,计算出施工控制线型及关键截面应力等信息,并通过 ANSYS 建模对Midas模型计算结果进行复核。随后现场布置测点并监测,完成该桥在建设期间的施工控制。分析施工控制结果,该桥的线型及应力虽满足施工控制及规范要求。但是(1)应力测量关键截面应力与理论值有最多 35%的误差;(2)在最不利荷载状况下,拱脚处最大压应力达到210Mpa,可能存在失稳的风险;(3)该桥属于特殊结构的特大桥,需要对该桥进行荷载试验并设定动态检测应力的方案,长期检测关键截面应力,以满足桥梁安全性以及实用性的要求。
3. 结合既有的图纸等信息,通过工程管理中的PBS原则,对连续梁拱组合钢桥进行分解,并利用Revit依次构建出每个构件的族,并将其拼接搭建成全桥BIM模型。随后基于Microsoft visual studio平台,通过模拟传感器实时传输数据的方式,开发出了实现应力实时监测的程序。随后将基于C#语言所编制的程序植入Revit平台。通过构件ID使数据与构件一一对应,对吊杆等关键部位进行实时应力监测。最后将监测结果保存到Revit模型的对应构件中,实现了信息的保存与传递。
4.确定本文所依托项目以城市桥梁的评定方法为基准,以公路桥梁评定方法进行校核的等级评定方案。随后利用C#实现其程序化并导入到Revit模型中。对本文所依托项目使用阶段的病害作出预设,将桥梁病害预设导入Revit模型。实现桥梁病害在Revit模型中的可视化展示与技术等级评定,将求解结果与现有的桥梁技术等级评定程序计算结果进行对比,验证整个流程的正确性与适用性。希望通过本次开发能够给类似工程在管理养护方面BIM应用提供参考。
5.利用ASP.NET、SQL Server数据库等知识,对现有的施工控制信息以及使用阶段的管理养护信息进行整合,利用浏览器/服务器架构构建了连续梁拱组合钢桥的监控与管养平台。实现了施工控制信息与管理养护信息的录入与查找以及绘制挠度曲线、应力历史曲线的功能。实现了桥梁模型的轻量化以及病害在互联网端的可视化展示的功能。一定程度上实现了施工控制及管理养护的一体化。
本研究依托安徽某连续梁拱组合钢桥及其施工控制结果,对桥梁施工阶段以及后期管理养护阶段的BIM应用进行了探索,具体的研究内容、研究方法以及结果如下:
1. 回顾了BIM在国内外的发展历程以及研究现状,就BIM在桥梁领域的应用与意义进行了阐述。
2. 通过收集工程的设计图纸、施工方案等信息,利用有限元软件Midas按施工阶段建立全桥有限元模型模型,计算出施工控制线型及关键截面应力等信息,并通过 ANSYS 建模对Midas模型计算结果进行复核。随后现场布置测点并监测,完成该桥在建设期间的施工控制。分析施工控制结果,该桥的线型及应力虽满足施工控制及规范要求。但是(1)应力测量关键截面应力与理论值有最多 35%的误差;(2)在最不利荷载状况下,拱脚处最大压应力达到210Mpa,可能存在失稳的风险;(3)该桥属于特殊结构的特大桥,需要对该桥进行荷载试验并设定动态检测应力的方案,长期检测关键截面应力,以满足桥梁安全性以及实用性的要求。
3. 结合既有的图纸等信息,通过工程管理中的PBS原则,对连续梁拱组合钢桥进行分解,并利用Revit依次构建出每个构件的族,并将其拼接搭建成全桥BIM模型。随后基于Microsoft visual studio平台,通过模拟传感器实时传输数据的方式,开发出了实现应力实时监测的程序。随后将基于C#语言所编制的程序植入Revit平台。通过构件ID使数据与构件一一对应,对吊杆等关键部位进行实时应力监测。最后将监测结果保存到Revit模型的对应构件中,实现了信息的保存与传递。
4.确定本文所依托项目以城市桥梁的评定方法为基准,以公路桥梁评定方法进行校核的等级评定方案。随后利用C#实现其程序化并导入到Revit模型中。对本文所依托项目使用阶段的病害作出预设,将桥梁病害预设导入Revit模型。实现桥梁病害在Revit模型中的可视化展示与技术等级评定,将求解结果与现有的桥梁技术等级评定程序计算结果进行对比,验证整个流程的正确性与适用性。希望通过本次开发能够给类似工程在管理养护方面BIM应用提供参考。
5.利用ASP.NET、SQL Server数据库等知识,对现有的施工控制信息以及使用阶段的管理养护信息进行整合,利用浏览器/服务器架构构建了连续梁拱组合钢桥的监控与管养平台。实现了施工控制信息与管理养护信息的录入与查找以及绘制挠度曲线、应力历史曲线的功能。实现了桥梁模型的轻量化以及病害在互联网端的可视化展示的功能。一定程度上实现了施工控制及管理养护的一体化。