[分享]梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础

发表于2019-05-16     1275人浏览     1人跟帖     总热度:674  

梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础
梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_1

梅观高速公路是国家高速公路G94(珠三角环线高速公路)中的一段,2014年4月1日,梅观高速公路正式调整收费,改为城市快速路,成为国内第一条在运营期内通过政府回购方式取消收费的高速公路。

本项目高速公路改扩建为市政道路工程项目,具有施工空间受限、桥梁工程规模大、地方交通繁忙等特点。为减少现场施工作业,便于快速施工,减少施工风险,桥梁结构按工厂化、预制化、标准化的原则设计。同时也应汲取国内外建桥的新工艺、新技术,选用的结构型式需符合技术先进,经济合理,有利于标准化、模数化、机械化施工,便于维修、养护。路线全长约8.486km,共设置8处互通式立交;主线桥梁(涉铁段除外)共计:547.2m/6座(其中大桥345.1m/3座、中桥202.1m/3座),新建左右辅道桥(涉铁段除外)共3244.54 m/10座、立交匝道桥3973.52 m/18座、被交路跨线桥422.4 m/3座。另涉铁段主线桥梁154m/1座,辅道桥308m/2座,匝道桥154m/1座。天桥11座,其中拆除新建2座,新建9座。

自动标准化设计建模

由于本项目中的桥梁结构按工厂化、预制化、标准化的原则设计,故通过ORD参数化建模实现常规标准化桥梁以及主桥主要构件的参数化。通过参数化建模建立三维上、下部构件的标准化库,如箱梁、墩身、基础等,根据原始基础资料及线路设计资料,实现自动化、批量化完成全线桥梁的设计建模。

梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_2

设计阶段的参数化建模主要包含用于构造生产的几何模型和用于结构计算的有限元模型。

在参数化的几何构造系统中,设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求,不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值,而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系,即将参数分为两类:其一为各种尺寸值,称为可变参数;其二为几何元素间的各种连续几何信息,称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下,系统能够自动维护所有的不变参数。通过参数化模型中建立的各种约束关系,改变尺寸参数完成各种构件的几何模型。

在参数化的结构计算系统中,几何模型不能直接用于进行分析计算,需要将其转化为有限元模型,才能为分析优化程序所用。因此,如果希望以几何模型中的设计参数作为形状优化的设计变量,就必须将设计参数的作用范围延拓至有限元模型,使有限元模型能够根据设计变量的变化,实现有限元模型的参数化。

预制装配化施工建模

由于本项目施工空间受限、桥梁工程规模大、地方交通繁忙等特点,故桥梁采用预制装配式施工,即将原本现浇的桥墩、系梁、盖梁等构件进行工厂化预制,并通过起重机进行现场安装。这种方法能大大提高桥墩、盖梁等混凝土构件的施工质量,并加快工程施工效率,减少对大气环境和道路交通的影响。但面临对桥墩、盖梁等构件预制精度尤其是各种预埋件的安装精度要求较高、模板通用性不强、无自动化生产流水线、构件安装无标准可循等问题,而参数化就是解决这些问题的基本要素。

施工阶段的参数化建模主要应用于桥梁构件工厂化加工、装配化施工与施工进程信息化管理。

参数化模型是预制元件工厂化加工的基础。通过参数化建模,实现构件加工图纸与构件模型双向的参数化信息连接,可方便使用数值控制机器进行自动化制造,实现磨具智能化、标准化、工具化,解决了模板通用性与自动化生产线等问题。

参数化模型是实现桥梁装配化施工的基础。通过参数化建模,利用赋予一套参数化变量数值实现全项目构件精密定位,自动化、装配化安装,解决了安装精度与构件安装标准等问题。

参数化模型是施工进程信息化管理的基础。通过赋予时间参数将构建的三维模型与预定的施工计划进度进行挂接,在Navigator中就可以进行4D施工模拟,借此就可以验证施工进度计划的可行性、分析施工计划进度存在哪些问题和矛盾。同时赋予材料成本等参数,就可以比较不同施工方案的费用,从而降低整个施工成本。

梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_3
梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_4
参数化有限元模型

参数化建模的未来

尽管参数化建模技术应用越来越广泛,但仍面临构件类型多且不相似,参数化难度高等问题。目前参数化建模软件对桥梁结构支持十分有限。例如ORD这类参数化建模是基于全行业全专业的基础平台,未构建桥梁环境,面临每次建模都需自行通过不变参数构建桥梁环境。又例如OBM这类桥梁建模软件,尽管建立了桥梁环境,但将不变参数过度约束,且已有桥梁构件库有限,自由度过低,导致无法满足实际工程需求。

在桥梁设计中,从方案设计到现场施工,全过程各阶段通常都涉及设计修改。在BIM模型中就体现为,修改一个参数,可能会有数十上百甚至更多的参数联动发生改变。如何提高模型灵活性,方便方案修改是一个关键性问题。

梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_5
参数化预制元件与钢筋——上部结构
梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_6
参数化预制元件与钢筋——下部结构
梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_7
参数化预制元件与钢筋
梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础_8
参数化精密定位构件

桥梁参数化信息模型的发展是一项长期的工作,建立更加完善的桥梁环境以及构件库、实现信息在软件间的双向传递等,都是接下来需要研究的内容,进而才能实现真正意义上的“智”造桥梁。



扫码加入筑龙学社  ·  路桥市政微信群 为您优选精品资料,扫码免费领取
分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2019-05-16   |  只看该作者      

2

梅观高速改建中的BIM技术应用:参数化建模是智造桥梁的基础

lmmszz9687

中国  | 路桥市政

7 关注

999+ 粉丝

798 发帖

755 荣誉分

该博主未添加简介

猜你爱看

添加简介及二维码

简介

还可输入70字

二维码(建议尺寸80*80)

发站内信息

还可输入140字
恭喜您已成功认证筑龙E会员 点击“下载附件”即可
分享
入群
扫码入群
马上领取免费资料包
2/20