BIM技术在斜拉桥设计施工中的关键性技术研究

发布时间：2020-07-28 19:42

【摘要】：在大跨度桥梁中斜拉桥是一种常用的结构。但其结构形式复杂,传统的二维设计已经越来越难以满足当前复杂桥梁的设计需求,亟需一个更加科学高效的平台来适应当前桥梁的发展。同时,如何确立一个科学、高效的施工方法,提高斜拉桥的施工质量、保证施工过程人员的安全,是当下斜拉桥施工中面临的关键性问题。BIM技术的兴起与发展,为当前斜拉桥的设计和施工中存在的问题提供了清晰的解决思路。本文在全面分析BIM技术理论的基础上,以姚东大桥为工程背景,研究了BIM技术在斜拉桥设计、施工中的应用。首先,建立了斜拉桥核心构件的标准化图库和全桥钢筋模型,完成了姚东大桥预应力混凝土斜拉桥主桥BIM模型的建立。选用Bentley平台下的PowerCivil通过PCL参数化建模以及实体建模的方法,分别建立主桥以及辅助设施相关构件的BIM模型;创建了部分构件的参数化标准图库,并按照各构件的空间位置关系进行拼装,建立了全桥BIM模型;采用ProStructure建立了主桥的钢筋模型。其次,利用BIM技术,进行了斜拉桥悬臂浇筑施工过程中诸如施工前的碰撞检查、工程量统计、索导管定位及快速出图等的应用和探究。然后,将BIM模型导入Navisworks软件中进行分析,按照施工过程赋予BIM模型时间参数,实现斜拉桥施工过程的4D模拟。以DGN文件为软件间数据交互的格式,赋予模型时间参数,建立姚东大桥施工过程的4D模型,完成其总体施工方案及工序的模拟,实现我们对斜拉桥施工过程的科学管控。最后,通过剖切BIM模型导出DXF截面的方式,将BIM模型导入到MidasCivil中进行结构分析,确定了姚东大桥斜拉桥合理成桥索力。将BIM模型导入到Ansys中,进行钢套管与锚垫板的有限元分析,探索了BIM软件与有限元分析软件结合的方法。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27
【图文】：

图1.1苏通长江大桥近年来，由于材料科学的迅猛发展、施工工法的不断革新和计算机技术的进步使拉桥这种由塔、梁、索三种基本构件组成的桥梁体系受到了广泛欢迎。如图 1.2 所竣工后的杭州湾大桥，这种桥型造型坚挺，线条流畅，结构为自锚式不需锚锭，在

桥的结构形式、改进斜拉桥的施工技法，使斜拉桥的设计施工过程变得更加科学、合理，相信 BIM 技术的出现对于斜拉桥也会是一次革命性的发展。图1.2 杭州湾大桥如图 1.3 所示的港珠澳大桥，该桥的施工过程是有若干个施工段构成的，它构造的复杂性使得斜拉桥施工的风险高，施工过程中涉及到的各种构件复杂，数据冗余量大，通过 BIM 技术来建立直观的三维可视化实体模型，和其科学的施工管理方法来提高施工的质量和效率，控制施工成本，保证施工安全。

BIM 技术在预应力混凝土斜拉桥设计施工中的应用研究- 4 -图1.3 港珠澳大桥1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状BIM 技术开始并兴起于美国，Chuck Eastman 博士于 20 世纪末提出的建筑计算机模拟系统。根据 Chuck Eastman 博士的观点，BIM 是在建筑生命周期对相关数据和信息进行制作和管理的流程，从这个意义上讲，BIM 可称为对象化开发，或 CAD 深层次开发，又或者参数化的 CAD 设计，即对二维 CAD 时代产生的信息孤岛进行在组织基础上的应用[8]。BIM 的概念最早出现在 2002 年，由 Autodesk 公司的副总裁 PhilBernstein 提出。自 BIM 技术出现以来

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