基于BIM的钢管混凝土拱桥可视化施工技术研究

发布时间：2020-11-08 12:29

　　 钢管混凝土拱桥具有刚度大、造价低、造型美、后期维护费用低等优势,在我国特别是山区应用广泛。该桥型传统施工中信息化管理程度低,导致施工中存在进度控制不合理、施工交底不彻底、施工协同程度低等不足,成为限制其发展的主要因素。建筑信息模型(Building Iformation Modeling,BIM)的兴起,为钢管混凝土拱桥施工信息化管理的变革提供了新的思路;三维激光扫描技术的出现,使钢管混凝土拱桥施工可视化控制成为可能,BIM与三维激光扫描技术创新联动形成基于BIM的可视化施工技术。桥梁工程界对于BIM技术的应用研究才刚刚起步,本文在我国桥梁工业化及信息化的背景下,以钢管混凝土拱桥为例,研究基于BIM的可视化施工技术。本文主要研究内容及结论如下:(1)通过梳理BIM的技术特点和发展现状、传统桥梁施工过程中存在的主要问题,将可视化技术与BIM技术应用到桥梁施工中,提出了基于BIM的可视化施工技术。(2)研究了基于BIM可视化技术实现的理论基础,分析了可视化施工实现的核心技术,从桥梁工程本身的特点出发,结合BIM可视化、协调性、模拟性、优化性、信息输出性的特点,搭建了桥梁施工BIM应用框架。(3)通过对可用于桥梁工程的BIM商用软件平台进行调研,选取Autodesk Revit作为核心建模软件,梳理了核心模型建立流程,建立了某钢管混凝土拱桥构建族,利用Civil3D创建了现场地形,最终形成一比一的实桥BIM模型。然后,将BIM模型导入到Autodesk Navisworks中,利用其Time Liner、Animator和Scripter模块进行4D施工模拟及施工动画模拟,让施工参与者犹如“身临其境”,改变了施工管理模式,减少了传统施工中存在的问题。(4)通过对三维激光扫描技术的分析,将该项技术应用于桥梁线形采集中,实现了实桥三维模型与BIM模型的紧密衔接,提出了可视化线形的概念。应用点云处理软件Geomagic Control曲面拟合技术实现主拱圈外观重建,并验证了其精度满足要求。在此基础上,将可视化线形应用于主拱圈线形温度影响因素分析中,形成三维色谱图,达到直观展示主拱圈各个位置由于受到温度影响而发生的位移的目的。运用有限元分析软件Midas/Civil分析该桥主拱圈受温度影响时位移变化,提取对应截面数据与上述值进行比较,发现仿真分析结果与三维扫描结果获取的现象一致,即进一步验证了可视化线形应用于钢管混凝土拱桥施工控制的可靠性。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U445.4
【部分图文】：

针对传统桥梁施工方法存在的种种施工过程，但目前国内的桥梁工程施工过大多数都是采用传统的文字、表格和图片了保证桥梁工程施工的顺利实施，需多的汇报等，但传统的工程管理模式大多是PPT 演示文稿等形式完成的，难以清楚展示工程设计方案和模拟施工进度。且传不能有效收集整个项目所需信息，导致全生命周期中的不同阶段、不同参建方效率难以提高。图 1.1.2 凤凰桥施工中垮塌图1.2 凤凰桥施工垮塌图

针对传统桥梁施工方法存在的种种问题，这就要求更科学的信息化管理桥工过程，但目前国内的桥梁工程施工过程中的信息化管理程度很低[4]，信息管多数都是采用传统的文字、表格和图片的形式，冗长复杂，可视化程度低[5]，保证桥梁工程施工的顺利实施，需多次进行施工方案的展示、阶段性施工计汇报等，但传统的工程管理模式大多是 2D 施工图纸、现场照片、文字介绍PT 演示文稿等形式完成的，难以清楚地表达其真实感和动态的变化过程，不示工程设计方案和模拟施工进度。且传统的信息管理模式下，信息归类不完整能有效收集整个项目所需信息，导致项目决策依据不完整，更不能为工程项生命周期中的不同阶段、不同参建方提供满意的备选方案，桥梁施工的质量率难以提高。图 1.1.2 凤凰桥施工中垮塌图1.2 凤凰桥施工垮塌图 图 1.3 信息管理模式比较图项目决策 设计 施工 运营信息量

.3.2 国外研究及发展现状BIM 最先从美国发展起来，它起源于 20 世纪末美国 Chuck Eastman 博士提建筑计算机模拟系统（Building description system）[16]。2003 年，美国总务管（General Services Administration，GSA）推出了国家 3D-4D-BIM 计划，并陆布了系列 BIM 指南[17]，2006 年，一份 15 年的（2006~2020 年）的 BIM 路线8]在美国联邦机构美国陆军工程兵团（United States Army Corps of EngineersSACE）发布。美国建筑科学研究院在 2007 年发布了 BIM 技术工程应用的国准（NBIMS，National Building Information Modeling Standard），为 BIM 的发供了法律依据[19]；2009 年起，美国大力推进了 BIM 技术在市场中的应用[20]。随后英国、法国等欧洲各国，BIM 技术在各地政府的大力支持下迅速发展应的 BIM 技术实施标准越来越完善[21-23]。2011 年 5 月，“政府建设战Government Construction Strategy)”文件发布，英国政府要求强制使用 BIM，其定到 2016 年，政府采购项目强制执行 BIM 技术[24]，对 BIM 技术发展的阶段图 1.7 BIM 概念图
【参考文献】

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本文编号：2874784