节段预制拼装桥梁的建筑信息模型（BIM）关键技术研究

发布时间：2017-08-22 01:29

  本文关键词：节段预制拼装桥梁的建筑信息模型（BIM）关键技术研究

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【摘要】：建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是近年来国内外研究的热点,但桥梁工程界对于BIM技术的研究应用才刚刚起步,相关工程案例较少。本文在我国桥梁工业化及信息化的大背景下,以节段预制拼装桥梁为例,研究BIM在桥梁工程中的应用关键点,主要内容包括：(1)在调研国内外桥梁界BIM应用和研究的基础上,对比桥梁工程和建筑工程对BIM技术的不同需求,总结了适用于桥梁工程全寿命周期的BIM应用框架；归纳市面上可用于桥梁的BIM商用软件,试用并对比了各软件的优劣,并提出了以几何造型软件Rhino作为三维核心建模软件的桥梁BIM参数化设计流程。(2)为实现桥梁BIM核心三维模型与受力简化梁元模型的自动转换,借助参数化插件Grasshopper,阐述了hino和MIDAS/Civil的模型共享方法,其主要思想为将桥梁三维模型拆解为沿纵向线形的多个关键截面,通过计算截面的力学特征值,以MIDAS/Civil命令流格式实现三维模型的信息输出和受力模型的自动生成；基于Rhino平台的二次开发,创建了Grasshopper的新功能模块以实现上述流程,算例表明该模块具有较高的计算精度和良好的适用性。(3)针对35m-55m跨径范围的节段预制拼装桥梁,完成了参数化的构件模块族库,以标准跨径模型为例,详细阐述其三维参数化的建模流程,并总结节段预制拼装桥梁的BIM参数化设计方法。(4)基于二次开发的(Grasshopper新模块,以45m跨径的节段预制拼装桥梁为例,完成了Rhino三维模型与MIDAS/Civil结构分析模型的转换,并对此跨径桥梁的力学性能进行评估,结果满足要求；在Abaqus中完成了上述桥梁模型的三维实体有限元分析,计算结果可与MIDAS/Civil相互印证。(5)借助Autodesk Revit和Navisworks,初步探讨基于BIM概念的节段预制拼装桥梁信息管理方法；结合Navisworks的实景渲染、虚拟漫游和施工建造动画等功能,阐释BIM为节段预制拼装桥梁建造技术带来的优化,并完整地实现了本文提出的桥梁BIM参数化设计流程。
【关键词】：建筑信息模型(BIM) 节段预制拼装桥梁 参数化设计 Rhino二次开发 信息管理
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 BIM的基本概念10-12
• 1.1.1 BIM的定义10-11
• 1.1.2 BIM的特点11-12
• 1.2 BIM技术在桥梁工程中的发展及应用12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 桥梁BIM技术的意义及应用难点14-16
• 1.4 节段预制拼装桥梁的特点及其BIM关键技术路线16-19
• 1.4.1 节段预制拼装桥梁的发展16-17
• 1.4.2 节段预制拼装桥梁的工艺特点17-18
• 1.4.3 节段预制拼装桥梁BIM应用的研究路线18-19
• 1.5 本文的主要研究内容19-20
• 第2章 桥梁工程BIM特点及参数化设计流程20-39
• 2.1 桥梁工程BIM特点20-22
• 2.2 桥梁BIM商用软件平台22-36
• 2.2.1 核心三维建模软件22-23
• 2.2.2 Autodesk Revit23-26
• 2.2.3 Dassault CATIA26-28
• 2.2.4 Bentley MicroStation28-29
• 2.2.5 Tekla Structurtes29-31
• 2.2.6 MIDAS SmartBDS31-33
• 2.2.7 Rhino33-34
• 2.2.8 平台对比34-36
• 2.3 桥梁BIM的参数化设计流程36-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第3章 基于桥梁BIM几何模型的任意截面力学特征算法及其编程实——Rhino与MIDAS/Civil的模型共享方法39-70
• 3.1 Rhino与MIDAS/Civil的模型转换流程39-43
• 3.2 任意二维域的有限元离散方法43-52
• 3.2.1 通用网格划分方法43-45
• 3.2.2 Delaunay三角划分算法45-49
• 3.2.3 提前布点的AFT算法49-52
• 3.3 多连通截面的抗扭惯性矩算法52-56
• 3.3.1 扭转问题的应力函数理论52-53
• 3.3.2 扭转问题的有限元计算方法53-56
• 3.4 任意截面的抗弯惯性矩算法56-57
• 3.5 任意截面的剪切系数算法57-60
• 3.6 开发模块的具体编程方法和界面60-66
• 3.6.1 Grasshopper模块的开发方法60-64
• 3.6.2 新模块的类及函数定义64-66
• 3.7 算例验证66-69
• 3.8 本章小结69-70
• 第4章 节段预制拼装桥梁的参数化BIM模型70-91
• 4.1 节段预制拼装桥梁的跨径选取及尺寸设计70-74
• 4.1.1 桥型及跨径的选择70-71
• 4.1.2 细部尺寸设计71-74
• 4.2 节段预制拼装桥梁的构件参数化建模74-82
• 4.2.1 参数选择74-75
• 4.2.2 节段的建模75-79
• 4.2.3 节段拼装及预应力筋建模79-82
• 4.3 桥梁BIM模型的优劣分析82-87
• 4.3.1 桥梁BIM模型的优势82-87
• 4.3.2 桥梁BIM模型应用的难点87
• 4.4 节段预制拼装桥梁的BIM参数化设计方法87-90
• 4.5 本章小结90-91
• 第5章 节段预制拼装桥梁的几何与结构模型转换及仿真分析91-104
• 5.1 概述91
• 5.2 BIM模型与MIDAS/Civil梁单元模型转换及结构验算91-98
• 5.2.1 模型的建立及基本信息91-94
• 5.2.2 模型的荷载工况94-96
• 5.2.3 模型的受力分析及验算96-98
• 5.3 BIM模型与Abaqus实体单元模型转换及结构验算98-103
• 5.3.1 Rhino与Abaqus的模型共享方法98-100
• 5.3.2 杆系有限元与实体有限元分析的结果对比100-103
• 5.4 本章小结103-104
• 第6章 基于BIM的节段预制拼装桥梁信息管理及建造技术104-114
• 6.1 概述104
• 6.2 节段预制拼装桥梁的信息管理104-108
• 6.2.1 Rhino和Revit的模型共享方法104-105
• 6.2.2 Revit模型的信息集成105-106
• 6.2.3 Navisworks平台的项目进度管理106-108
• 6.3 节段预制拼装桥梁的建造技术108-113
• 6.3.1 建造关键技术点108-109
• 6.3.2 模型的实景渲染和漫游109-110
• 6.3.3 施工建造动画的制作110-113
• 6.4 本章小结113-114
• 第7章 结论和展望114-118
• 7.1 节段预制拼装桥梁的BIM关键技术框架114-115
• 7.2 全文工作总结115-116
• 7.3 展望116-118
• 参考文献118-122
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果122-123
• 致谢123

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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4 刘杰;马润平;胥润东;;BIM技术在摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥中的应用[J];铁路技术创新;2014年02期

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本文编号：716312