基于BIM技术构建桥梁模型的方法及系统与流程

基于bim技术构建桥梁模型的方法及系统
技术领域
1.本发明涉及基于bim技术构建桥梁模型技术领域，特别是涉及一种基于bim技术构建桥梁模型的方法及系统。


背景技术：

2.郑济铁路长清黄河特大桥主桥跨度为（108+4
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216+108m），为我国首个时速350km的长联多塔大跨斜拉桥，填补了国内空白，是整个郑济铁路（山东段）唯一控制性工程。长清黄河特大桥引桥所涉及胶拼连续梁为目前国内铁路规模最大的无湿接缝胶拼连续梁结构。
3.工程特点及难点包括：主桥是世界首座350km/h高速铁路千米长联无砟轨道多塔斜拉桥，也是整个郑济高铁工期唯一控制性工程。
4.主桥施工技术难点：（1）长大桩基：主桥桩基全部为大直径、深孔钻孔桩（桩径2m，最大孔深142m），尤其249墩河床表层为沉积类粉砂，塑性差；桩尖30m范围内胶结层、砂层，粉质黏土层交替布置，地质复杂成孔困难、混凝土灌注方量大、沉降观测周期长等特点。
5.（2）承台：主桥承台基坑全部为11米以上深基坑，地下水位高且地质条件差，尤其249#水中墩位于黄河主河槽内，开挖深度为16m，水流变化受上游调水调沙及汛期影响，短时水位及流速变化显著，河床冲刷大。围堰底部5m范围为硬塑，干强度中等粉质黏土，基坑开挖施工组织难度大。
6.（3）矮塔斜拉桥主梁：主梁为多塔大跨径千米长联混凝土矮塔斜拉桥，桥梁自重大，梁的竖向残余徐变变形控制在20mm以内。采用悬臂浇筑法，最大悬浇节段8m，单节段重690t，悬臂浇筑线性控制标准高，体系转换复杂，施工工期紧，安全风险高。
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56m节段预制拼装连续梁，是世界上首次大规模建设的350km/h高铁逐跨全胶拼连续梁桥，采用crtsiii型板式无砟轨道；采用全胶拼的新工艺、剪力键新结构是高铁建设新技术的探索。本桥施工难点为：（1）本桥22联中有19联在圆曲线上，2联在缓和曲线上，1联在缓直上，梁型预制控制难度较大。
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（2）全联胶拼无湿接缝，对梁的预制精度、拼装的线形控制要求高。
[0009]
（3）目前可借鉴的经验和规范少。


技术实现要素：

[0010]
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于bim技术构建桥梁模型的方法及系统。
[0011]
本发明采用的技术方案如下：基于bim技术构建桥梁模型的方法，包括如下步骤：步骤1）：采用revit软件建立大临设施模型，并设定大临设施模型中各个功能区的
空间结构关系和时间流程关系，以构建桥梁连续施工辅助设计；步骤2）：基于施工图纸采用midas civil软件建立桥梁结构骨架，基于桥梁结构骨架在midas civil软件中进行受力分析以进行结构骨架验证；导出桥梁结构骨架和桥梁结构参数并进行格式转化输入至bim模型中作为基础构架和构架参数；步骤3）：在bim模型中以所述桥梁结构骨架为基础建立栈桥bim子模型，基于所述栈桥bim子模型构建围堰bim子模型，对围堰结构进行实体建模，在围堰bim子模型中测量出细部构件的尺寸和空间位置；基于所述桥梁结构骨架在所述桥梁结构骨架的上部构建主桥bim子模型；步骤4）：基于基础构架和构架参数编制基础构架施工文件、基于栈桥bim子模型编制栈桥施工文件、基于围堰bim子模型编制围堰施工文件、基于主桥bim子模型编制主桥施工文件；将所述桥梁结构骨架及所述桥梁结构骨架对应基础构架施工文件、栈桥bim子模型及栈桥bim子模型对应的栈桥施工文件、围堰bim子模型及围堰bim子模型对应的围堰施工文件、主桥bim子模型及主桥bim子模型主桥施工文件分别输入至仿真模型进行仿真，并基于大临设施模型所构建的基础零件依据仿真模型进行施工仿真。
[0012]
在步骤1）中，在大临设施模型中根据连续梁施工需求对梁场的钢筋加工区、绑扎区、制梁区、养护区、存梁区以及提梁区进行建模模拟施工，并确定加工区、绑扎区、制梁区、养护区、存梁区以及提梁区的空间结构关系和时间流程关系。
[0013]
在步骤4）中，将所述基础构架施工文件、栈桥施工文件、围堰施工文件以及主桥施工文件与步骤1）中的时间流程关系进行对应。
[0014]
本发明还提供了一种基于bim技术构建桥梁模型的系统，包括：设置大临设施模型，用于采用revit软件建立大临设施模型，并设定大临设施模型中各个功能区的空间结构关系和时间流程关系，以构建桥梁连续施工辅助设计；基础构架构建模块，于施工图纸采用midas civil软件建立桥梁结构骨架，基于桥梁结构骨架在midas civil软件中进行受力分析以进行结构骨架验证；导出桥梁结构骨架和桥梁结构参数并进行格式转化输入至bim模型中作为基础构架和构架参数；栈桥bim子模型，在bim模型中以所述桥梁结构骨架为基础建立；围堰bim子模型，基于所述栈桥bim子模型构建；并对围堰结构进行实体建模，在围堰bim子模型中测量出细部构件的尺寸和空间位置；主桥bim子模型，基于所述桥梁结构骨架在所述桥梁结构骨架的上部构建；仿真模块，基于基础构架和构架参数编制基础构架施工文件、基于栈桥bim子模型编制栈桥施工文件、基于围堰bim子模型编制围堰施工文件、基于主桥bim子模型编制主桥施工文件；将所述桥梁结构骨架及所述桥梁结构骨架对应基础构架施工文件、栈桥bim子模型及栈桥bim子模型对应的栈桥施工文件、围堰bim子模型及围堰bim子模型对应的围堰施工文件、主桥bim子模型及主桥bim子模型主桥施工文件分别输入至仿真模型进行仿真，并基于大临设施模型所构建的基础零件依据仿真模型进行施工仿真。
[0015]
进一步地，所述基础骨架构建模块包括：midas civil软件，用于基于施工图纸在midas civil软件建立结构骨架，基于结构骨架在midas civil软件中进行受力分析以进行结构骨架验证；导出单元，用于从midas civil软件中导出结构骨架以及结构骨架对应的骨架参
数；导入单元，用于将结构骨架以及结构骨架对应的骨架参数经过格式转化后形成bim模型接受的基础构架和构架参数，并将基础构架和构架参数导入在bim模型中。
[0016]
本技术中基于bim的设计施工一体化应用，确定bim设计标准及施工应用标准，建立整体结构精细化bim模型。从施工端承接设计端bim模型，采用bim建模进行辅助设计，根据连续梁施工需求对梁场的钢筋加工区、绑扎区、制梁区（长短线法结合台座）、养护区、存梁区（128节段）、提梁区等六个功能区进行建模模拟施工，直观分析各个功能区的空间结构关系和时间流程关系。
附图说明
[0017]
以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：图1为本发明的方法图；图2为本发明的系统框架原理示意图。
具体实施方式
[0018]
为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]
参照图1至图2，本发明一种基于bim技术构建桥梁模型的系统，包括：设置大临设施模型，用于采用revit软件建立大临设施模型，并设定大临设施模型中各个功能区的空间结构关系和时间流程关系，以构建桥梁连续施工辅助设计；基础构架构建模块，于施工图纸采用midas civil软件建立桥梁结构骨架，基于桥梁结构骨架在midas civil软件中进行受力分析以进行结构骨架验证；导出桥梁结构骨架和桥梁结构参数并进行格式转化输入至bim模型中作为基础构架和构架参数；栈桥bim子模型，在bim模型中以所述桥梁结构骨架为基础建立；围堰bim子模型，基于所述栈桥bim子模型构建；并对围堰结构进行实体建模，在围堰bim子模型中测量出细部构件的尺寸和空间位置；主桥bim子模型，基于所述桥梁结构骨架在所述桥梁结构骨架的上部构建；仿真模块，基于基础构架和构架参数编制基础构架施工文件、基于栈桥bim子模型编制栈桥施工文件、基于围堰bim子模型编制围堰施工文件、基于主桥bim子模型编制主桥施工文件；将所述桥梁结构骨架及所述桥梁结构骨架对应基础构架施工文件、栈桥bim子模型及栈桥bim子模型对应的栈桥施工文件、围堰bim子模型及围堰bim子模型对应的围堰施工文件、主桥bim子模型及主桥bim子模型主桥施工文件分别输入至仿真模型进行仿真，并基于大临设施模型所构建的基础零件依据仿真模型进行施工仿真。
[0020]
进一步地，所述基础骨架构建模块包括：midas civil软件，用于基于施工图纸在midas civil软件建立结构骨架，基于结构骨架在midas civil软件中进行受力分析以进行结构骨架验证；导出单元，用于从midas civil软件中导出结构骨架以及结构骨架对应的骨架参数；
导入单元，用于将结构骨架以及结构骨架对应的骨架参数经过格式转化后形成bim模型接受的基础构架和构架参数，并将基础构架和构架参数导入在bim模型中。
[0021]
本技术中基于bim的设计施工一体化应用，确定bim设计标准及施工应用标准，建立整体结构精细化bim模型。从施工端承接设计端bim模型，采用bim建模进行辅助设计，根据连续梁施工需求对梁场的钢筋加工区、绑扎区、制梁区（长短线法结合台座）、养护区、存梁区（128节段）、提梁区等六个功能区进行建模模拟施工，直观分析各个功能区的空间结构关系和时间流程关系。
[0022]
本发明还提供了一种基于bim技术构建桥梁模型的方法，包括如下步骤：步骤1）：采用revit软件建立大临设施模型，并设定大临设施模型中各个功能区的空间结构关系和时间流程关系，以构建桥梁连续施工辅助设计；采用bim建模进行辅助设计，根据连续梁施工需求对梁场的钢筋加工区、绑扎区、制梁区（长短线法结合台座）、养护区、存梁区（128节段）、提梁区等六个功能区进行建模模拟施工，直观分析各个功能区的空间结构关系和时间流程关系；步骤2）：基于施工图纸采用midas civil软件建立桥梁结构骨架，基于桥梁结构骨架在midas civil软件中进行受力分析以进行结构骨架验证；导出桥梁结构骨架和桥梁结构参数并进行格式转化输入至bim模型中作为基础构架和构架参数；步骤3）：在bim模型中以所述桥梁结构骨架为基础建立栈桥bim子模型，基于所述栈桥bim子模型构建围堰bim子模型，对围堰结构进行实体建模，在围堰bim子模型中测量出细部构件的尺寸和空间位置；基于所述桥梁结构骨架在所述桥梁结构骨架的上部构建主桥bim子模型；本工程主桥横跨黄河两岸，其中248#墩位于黄河南岸，249#墩位于黄河河道中，250#、251#、252#墩位于黄河北岸。为确保施工车辆通行，需要建造跨越黄河的栈桥通道辅助施工。采用达索软件建立栈桥bim模型，进行工程算量和指导施工。通过综合分析，编制栈桥安全施工方案，指导现场施工。
[0023]
主桥249#水中墩位于黄河主河槽内，开挖深度为16m，水流变化受上游调水调沙及汛期影响，短时水位及流速变化显著，河床冲刷大。围堰底部5m范围为硬塑，干强度中等粉质黏土。该墩下部结构施工难度大、工期紧，是整个管段的控制节点。采用达索软件建立钢围堰bim子模型，进行方案比选。从安全、技术和经济的角度分析双壁钢围堰和锁扣钢管桩围堰的优缺点，最终选择采用锁扣钢管桩围堰进行施工。现围堰已成功封底，即节约了成本，又缩短了工期。对工程建设起到了关键性的作用。采用钢围堰bim子模型，进行施工指导。对围堰结构进行实体建模，在围堰bim子模型中可以直观的测量出细部构件的尺寸和空间位置，可以便捷、快速的指导现场施工。
[0024]
步骤4）：基于基础构架和构架参数编制基础构架施工文件、基于栈桥bim子模型编制栈桥施工文件、基于围堰bim子模型编制围堰施工文件、基于主桥bim子模型编制主桥施工文件；将所述桥梁结构骨架及所述桥梁结构骨架对应基础构架施工文件、栈桥bim子模型及栈桥bim子模型对应的栈桥施工文件、围堰bim子模型及围堰bim子模型对应的围堰施工文件、主桥bim子模型及主桥bim子模型主桥施工文件分别输入至仿真模型进行仿真，并基于大临设施模型所构建的基础零件依据仿真模型进行施工仿真。
[0025]
通过bim技术建立主桥几何模型和施工过程模型，实现对施工方案进行实时、交互
和逼真的模拟，进而对施工方案进行验证、优化和完善。在对施工过程进行三维模拟操作中，预知在实际施工过程中可能碰到的问题，提前避免和减少了返工以及资源浪费的现象，优化施工方案，合理配置施工资源，节省施工成本，加快施工进度，控制施工质量，达到了提高施工效率的目的。
[0026]
在上述中，通过仿真，制作整个桥梁拼装连续梁施工工艺指导动画，实现整个桥梁的4d交底，模拟建设节段梁架设的过程，使施工过程透明，进度直观，场景逼真，集成了节段梁架设的关键步骤及具体控制要点。
[0027]
在步骤4）中，将所述基础构架施工文件、栈桥施工文件、围堰施工文件以及主桥施工文件与步骤1）中的时间流程关系进行对应。
[0028]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。