基于BIM技术的大水位差架空直立式码头设计方法研究
发布时间：2020-12-11 09:14
随着信息化技术的发展,各行各业迎来了翻天覆地的变化,特别是工业、电子信息等行业,其中,应用信息化技术已成为了建筑工程发展的新方向。在计算机的辅助下,建筑信息模型——BIM(Building Information Modeling)促进了建筑工程信息化应用的发展,水运基础设施领域也在不断探索BIM技术的应用。BIM技术在大水位差架空直立式码头中的应用处于刚起步阶段,存在设计方法不成熟,缺少相应标准、规范,与有限元计算结合不紧密等诸多问题。本文基于BIM技术,探索研究大水位差架空直立式码头的设计方法。为了满足大水位差架空直立式码头多层系缆的要求,水工结构部分通常设置为框架式结构,使得多层联系撑之间纵横交错、结构复杂。结合该结构复杂的特点,并对比分析几大BIM设计平台之间的优缺点,选择Autodesk平台作为设计基础;结合BIM技术的参数化特点,在核心建模软件Revit的辅助下,研究构件参数化设计的方法,并且建立大水位差架空直立式码头的参数化族库;利用该族库中的构件研究大水位差架空直立式码头整体BIM模型的搭建方法。依托某工程实例,论文开展结构有限元计算、二次开发等应用研究。首先,以Rev...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桩长度参数化
20护筒钢筋混凝土嵌岩灌注桩。为了适应三峡库区复杂的地形地质和水文条件以及为了解决施工水位高的难题，减少施工成本，通常情况会使用大桩径的桩基以减少其数量。架空直立式码头的前排桩基受水流力、船舶撞击力的影响大，所受到的作用力大于后排桩基。因此，前排桩基设计的直径与后排桩基直径大小不同，通常情况下比后排桩基设计的直径较大。桩基截面形状大多采用圆形，尽量减小对水流的影响，并且减小桩基嵌入岩层的施工难度。嵌岩桩一个重要的参数就是嵌岩深度，桩底嵌入持力层（基岩）的深度不小于5倍桩径。为了符合参数化族的建模原则，桩基族需要根据嵌岩灌注桩的特点，对直径、嵌岩深度、长度进行参数化，使其在架空直立式码头建模中具有普遍适用的特性。本文以直径为2500mm的桩基为例，展示桩基的参数化设计（图3-1、图3-2）。图3-1桩截面参数化图3-2桩长度参数化本文将桩基族赋予现浇混凝土C30材质，物理信息包括：受力行为各向同性、杨氏模量20500.0MPa、泊松比0.20、切变模量11200.0MPa、密度2400.0kg/m3、混凝土抗压强度30.0MPa、屈服强度3.0MPa、拉伸强度3.0MPa等等。三峡成库后，连续低水位施工期很短，码头施工水位一般较高，通常需要搭设钢护筒作为深水施工设施。钢护筒底部须打入持力层，嵌入深度以施工中不再有竖向位移为准。钢护筒的直径一般情况下大于钢筋混凝土桩20-40cm左右，钢护筒壁厚可以根据钢护筒直径确定。钢护筒里面预埋钢筋、灌注混凝土，形成钢护筒钢筋混凝土复合截面，提高桩基承载能力。钢护筒不仅能作为深水施工设施，还能对混凝土桩起到约束作用，提高桩基性能。钢护筒的参数化设计如图3-3、图3-4所示：
21图3-3钢护筒截面参数化图3-4钢护筒长度参数化3.2.2混凝土构件参数化建模大水位差架空直立式码头所在地区水位变化大，需要满足不同水位情况下的泊船要求，因此通常设计为框架式结构并设立多层系缆平台。框架结构是由立柱、纵撑、横撑等构件组成，不仅能够提高码头整体稳定性和刚度，还能满足多层系缆的要求。在高水位船舶撞击的情况下，下纵横撑受到的作用力较其他层纵横撑大，设计的截面尺寸也就更大，因此需要单独创建下纵撑族和下横撑族，其他层纵横撑的截面尺寸相差不大，可以利用同一个纵撑族和横撑族通过改变参数来创建不同的纵横撑。在多层系缆平台中还需要创建系船梁族、走道梁族、走道板族等构件族，这些构件族创建时需要将中心平面与参照标高平面参数化，使其能够按照标高准确地放置在设计的系缆层。大水位差架空直立式码头上部结构较为复杂，包括横梁、纵梁、面板等构件。上部结构的作用主要是将码头面的堆货荷载、装卸工艺荷载等传递给桩基，不同的构件受力情况不同，所起作用也不同。轨道梁主要承载装卸工艺荷载，其中心需要放置在桩基的轴线上，避免对桩基产生偏心受压，产生过大的弯矩。纵梁主要作用是传递面板上的荷载，尽量均布放置使下部结构受力均匀。横梁的作用主要是连接纵梁与框架结构，将纵梁承受的力传递到框架结构上。横梁承受的力、弯矩很大，设计的截面尺寸也相应较大，截面形状也相对复杂呈倒“T”型，因此参数化设计也相对复杂，图3-5、图3-6展示了横梁的参数化设计。大水位差架空直立式码头混凝土构件种类繁多，但是参数化建模方法与桩、横梁的建模方法类似，在此不再赘述。
本文编号：2910273
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桩长度参数化
20护筒钢筋混凝土嵌岩灌注桩。为了适应三峡库区复杂的地形地质和水文条件以及为了解决施工水位高的难题，减少施工成本，通常情况会使用大桩径的桩基以减少其数量。架空直立式码头的前排桩基受水流力、船舶撞击力的影响大，所受到的作用力大于后排桩基。因此，前排桩基设计的直径与后排桩基直径大小不同，通常情况下比后排桩基设计的直径较大。桩基截面形状大多采用圆形，尽量减小对水流的影响，并且减小桩基嵌入岩层的施工难度。嵌岩桩一个重要的参数就是嵌岩深度，桩底嵌入持力层（基岩）的深度不小于5倍桩径。为了符合参数化族的建模原则，桩基族需要根据嵌岩灌注桩的特点，对直径、嵌岩深度、长度进行参数化，使其在架空直立式码头建模中具有普遍适用的特性。本文以直径为2500mm的桩基为例，展示桩基的参数化设计（图3-1、图3-2）。图3-1桩截面参数化图3-2桩长度参数化本文将桩基族赋予现浇混凝土C30材质，物理信息包括：受力行为各向同性、杨氏模量20500.0MPa、泊松比0.20、切变模量11200.0MPa、密度2400.0kg/m3、混凝土抗压强度30.0MPa、屈服强度3.0MPa、拉伸强度3.0MPa等等。三峡成库后，连续低水位施工期很短，码头施工水位一般较高，通常需要搭设钢护筒作为深水施工设施。钢护筒底部须打入持力层，嵌入深度以施工中不再有竖向位移为准。钢护筒的直径一般情况下大于钢筋混凝土桩20-40cm左右，钢护筒壁厚可以根据钢护筒直径确定。钢护筒里面预埋钢筋、灌注混凝土，形成钢护筒钢筋混凝土复合截面，提高桩基承载能力。钢护筒不仅能作为深水施工设施，还能对混凝土桩起到约束作用，提高桩基性能。钢护筒的参数化设计如图3-3、图3-4所示：
21图3-3钢护筒截面参数化图3-4钢护筒长度参数化3.2.2混凝土构件参数化建模大水位差架空直立式码头所在地区水位变化大，需要满足不同水位情况下的泊船要求，因此通常设计为框架式结构并设立多层系缆平台。框架结构是由立柱、纵撑、横撑等构件组成，不仅能够提高码头整体稳定性和刚度，还能满足多层系缆的要求。在高水位船舶撞击的情况下，下纵横撑受到的作用力较其他层纵横撑大，设计的截面尺寸也就更大，因此需要单独创建下纵撑族和下横撑族，其他层纵横撑的截面尺寸相差不大，可以利用同一个纵撑族和横撑族通过改变参数来创建不同的纵横撑。在多层系缆平台中还需要创建系船梁族、走道梁族、走道板族等构件族，这些构件族创建时需要将中心平面与参照标高平面参数化，使其能够按照标高准确地放置在设计的系缆层。大水位差架空直立式码头上部结构较为复杂，包括横梁、纵梁、面板等构件。上部结构的作用主要是将码头面的堆货荷载、装卸工艺荷载等传递给桩基，不同的构件受力情况不同，所起作用也不同。轨道梁主要承载装卸工艺荷载，其中心需要放置在桩基的轴线上，避免对桩基产生偏心受压，产生过大的弯矩。纵梁主要作用是传递面板上的荷载，尽量均布放置使下部结构受力均匀。横梁的作用主要是连接纵梁与框架结构，将纵梁承受的力传递到框架结构上。横梁承受的力、弯矩很大，设计的截面尺寸也相应较大，截面形状也相对复杂呈倒“T”型，因此参数化设计也相对复杂，图3-5、图3-6展示了横梁的参数化设计。大水位差架空直立式码头混凝土构件种类繁多，但是参数化建模方法与桩、横梁的建模方法类似，在此不再赘述。
本文编号：2910273
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2910273.html
