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基于BIM的斜拉桥施工控制与仿真分析

发布时间:2018-06-25 09:45

  本文选题:BIM + 斜拉桥 ; 参考:《北京交通大学》2017年硕士论文


【摘要】:近年来,随着结构分析理论的成熟和高强材料的应用,斜拉桥得到了突飞猛进的发展。如何确保大跨径斜拉桥施工方案的可行性与施工过程的安全性,提高施工质量和效率,成为斜拉桥施工中的关键问题。伴随着BIM技术的推广和应用,基于BIM的斜拉桥施工控制技术应运而生。本文在全面分析BIM技术及斜拉桥施工控制理论的基础上,以潮白河大桥为工程对象,进行了基于BIM的斜拉桥施工控制与仿真分析研究。首先,建立了 IFC标准下的斜拉桥核心构件族库和临时构件族库,完成了潮白河大桥BIM模型的建立。基于IFC标准,采用Revit软件平台分别建立桩基础、承台、塔柱、主梁和拉索等核心构件族库,并按照各构件的平面坐标和空间位置关系进行拼组,从而建立了全桥BIM模型。其次,将BIM模型导入Navisworks平台中进行分析处理,利用TimeLiner把模型构件与时间维度相关联,实现了斜拉桥施工过程的4D模拟。借助Revit软件的外部程序接口,将BIM模型直接导入Navisworks中,然后依据施工阶段对模型构件赋予时间特性,建立斜拉桥施工4D模型,从而进行总体施工方案与关键施工工序的模拟,以实现对施工过程的有效管控。然后,基于BIM模型的编码参数,本文探索了 3D模型中施工监测信息的集成方法。以BIM模型为载体,按照构件的编码参数依次输入各个工况下的监测数据,集成了拉索索力、主梁标高、主梁应力等施工监控信息。并通过对比分析现场监测数据,实测值与计算值吻合良好,表明施工控制满足设计要求。最后,本文提出了一种BIM模型向有限元模型的转化方法。利用Revit的自动出图功能,将3D模型输出为DXF格式文件,然后导入有限元软件Midas Civil中,从而完成BIM模型向有限元模型的转化。并通过数值模拟,计算出斜拉桥的合理成桥状态与合理施工状态,为施工控制提供理论依据。本文以BIM技术为核心,把斜拉桥施工过程模拟、力学仿真分析和现场施工监测有效地结合在一起,形成“三位一体”,建立了基于BIM的斜拉桥施工控制应用框架,为大跨径斜拉桥智能施工控制提供了新思路。
[Abstract]:In recent years, with the maturity of structural analysis theory and the application of high strength materials, cable-stayed bridges have been developed by leaps and bounds. How to ensure the feasibility of long span cable-stayed bridge construction scheme and the safety of construction process, improve the construction quality and efficiency, become the key problems in the construction of cable-stayed bridge. With the popularization and application of BIM technology, the construction control technology of cable-stayed bridge based on BIM emerges as the times require. Based on the analysis of BIM technology and construction control theory of cable-stayed bridge, the construction control and simulation analysis of cable-stayed bridge based on BIM is carried out in this paper. Firstly, the core component family library and temporary component family library of cable-stayed bridge under IFC standard are established, and the BIM model of Chaobai River Bridge is established. Based on IFC standard and Revit software platform, the family of core components such as pile foundation, pile cap, tower column, main beam and cable are set up, and the whole bridge BIM model is established according to the plane coordinate and spatial position relationship of each component. Secondly, the BIM model is imported into Navisworks platform for analysis and processing, and the model component is associated with the time dimension by using time Liner to realize the 4D simulation of the construction process of cable-stayed bridge. With the help of the external program interface of Revit software, the BIM model is directly imported into Navisworks, and then according to the time characteristic of the model members in the construction phase, the 4D model of cable-stayed bridge construction is established, and the overall construction scheme and the key construction procedure are simulated. To achieve effective control of the construction process. Then, based on the coding parameters of BIM model, this paper explores the integration method of construction monitoring information in 3D model. Based on the BIM model, the monitoring data under various working conditions are input in turn according to the coding parameters of the component, and the construction monitoring information such as cable tension, beam elevation, main beam stress and so on are integrated. By comparing and analyzing the field monitoring data, it is found that the measured values are in good agreement with the calculated values, which indicates that the construction control meets the design requirements. Finally, a transformation method from BIM model to finite element model is proposed. The 3D model is output as a DXF format file by using the automatic drawing function of Revit, and then imported into the finite element software Midas Civil to complete the transformation from the BIM model to the finite element model. Through numerical simulation, the reasonable bridge state and reasonable construction state of cable-stayed bridge are calculated, which provides theoretical basis for construction control. In this paper, the construction process simulation, mechanical simulation analysis and on-site construction monitoring of cable-stayed bridge are effectively combined with BIM technology to form a "trinity", and the application framework of construction control of cable-stayed bridge based on BIM is established. It provides a new idea for intelligent construction control of long span cable-stayed bridge.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U445

【参考文献】

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本文编号:2065498

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