BIM技术在下承式梁拱组合桥设计中的应用研究

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近年来,随着科学技术的迅猛发展和建筑行业信息化水平的不断提高,BIM技术得到长足发展,并逐步在工程行业各领域得到应用。但由于受到桥梁结构形式复杂、标准化程度低、体量庞大等因素影响,目前,BIM技术在桥梁工程领域的发展应用仍处于探索阶段,并未形成成熟的应用体系。设计阶段是桥梁工程建设周期内至关重要的环节,是一切后续工作的基础,针对桥梁设计中构件复杂、体量庞大、重复性工作多、模型精度低等诸多问题,本文基于Revit核心建模软件平台与Dynamo可视化编程平台,对下承式梁拱组合桥的参数化设计及BIM技术应用进行研究,主要研究内容如下:(1)确定设计方案总结现阶段BIM技术在桥梁设计中参数化设计的研究现状,基于所研究的下承式梁拱组合桥建模较为困难的问题,对各个BIM平台及其核心建模软件的优劣进行对比,最终选择Revit和Dynamo相结合的设计模式,并提出桥梁参数化设计的思路与方案。(2)基于建模、可视化编程软件,进行桥梁初步设计基于Revit和Dynamo对某下承式梁拱组合桥工程实例进行初步设计,在Revit中创建桥梁构件参数化族,如箱梁截面轮廓族、墩台基础族、吊杆族、拱肋族等,丰富了桥梁构件族库。提取桥梁构件参数化设计中起决定性因素的几何参数、空间位置参数等,并存储于Excel表格中,作为参数化设计的数据准备。针对连续梁这类截面形状随坐标变化的实体,以及数量较多且空间位置难以确定的吊杆、墩台基础等参数化构件,基于布置轮廓族的思路,在Dynamo中创建.dyn文件进行可视化编程设计,通过读取表格参数信息,实现连续梁的精细化建模和吊杆拱肋以及墩台基础的参数化布置。通过改变Excel表格参数,即可实现模型的修改与创建,该参数化设计思路适用于绝大多数桥梁。(3)分析结构特点,进行深化设计,完成全桥BIM模型在下承式梁拱组合桥初步设计的基础上,对桥梁细部构件进行深化设计。针对齿块这类布置于桥梁内部,且空间位置难以确定的参数化构件,其手动放置十分困难,基于Revit与Dynamo快速准确完成其参数化设计。对于防护墙路基及人行道等附属构件,通过绘制并布置嵌套族,使用Dynamo播放器完成其创建。而对于普通钢筋和预应力钢筋,不再通过常规的Revit自带的钢筋建模功能进行创建,而是通过Dynamo可视化编程设计完成其三维模型的创建,并将钢筋模型导入Navisworks进行碰撞检测,最终完成下承式梁拱组合桥的深化设计。(4)分析BIM模型与Midas Civil软件的接口技术,完成BIM模型与有限元模型的无缝衔接,并进行内力检算实现BIM模型到有限元模型的信息传递,保持其一致性并减少有限元软件中重新建模的工作量,通过Dynamo创建桥梁中心线多段线,并将其和关键截面轮廓族导出为.dxf格式的文件并导入Midas Civil截面特性计算器,完成下承式梁拱组合桥有限元模型的快速创建,同时保证BIM模型与有限元模型的一致性,最终对桥梁结构强度、刚度、内力进行验算,以验证其满足规范要求。
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