桥梁信息化(BIM)施工技术应用研究

摘要

随着我国经济与科技的发展，建筑业已经从人工手绘发展到计算机CAD二维绘图，再到后来三维模型的出现。但是在设计施工等环节中仍存在有很多问题和挑战。近年来，BIM作为一项新技术，在大型桥梁中的应用实例已经层出不穷，并取得了一定的成效。BIM技术掀起了桥梁建筑业传统运行方法的变革，以三维模型为基础，附带信息储存、传递、共享等功能，在桥梁项目的全寿命周期都有着非常广泛的应用，极大程度的提高了桥梁工程项目的生产和运营的效率。
　　本文结合BIM的基本理论以及对相关软件的应用，以某钢桁梁斜拉桥为工程背景，研究BIM技术在该类大型桥梁施工中的应用。在对比一系列BIM建模软件之后，选择采用Autodesk Revit作为核心建模软件，建立了该桥梁的BIM核心模型，在三维模型的基础上，结合数值模拟软件、有限元分析软件、C＃编程语言和各个BIM相关软件等，利用BIM技术解决该桥梁施工中遇到的实际问题，与现有的施工方法相比，BIM对于桥梁施工有着不可比拟的优势和便捷。
　　本文结合实际工程对BIM在桥梁施工中的应用做了初步研究，研究重点包括如下几个方面:
　　(1)采用Autodesk Revit软件建立了该斜拉桥结构构件族库、施工临时设施族库;建立了该斜拉桥整体结构模型、整体吊装施工子模型等;
　　(2)采用MATLAB对桥址区域的脉动风场进行了数值模拟，利用C#语言编辑脚本在Unity3D中仿真模拟出较为真实的施工环境。
　　(3)采用Abaqus有限元软件对该桥梁吊装节段提升过程进行风致效应的计算分析，将有限元计算结果通过编程脚本反馈到施工动画中进行虚拟吊装仿真模拟，研究该桥梁在强风环境下吊装施工的过程，并提出优化施工的方法。
　　(4)采用Navisworks软件对该桥梁主塔内部钢筋、预应力管道、预埋件等进行碰撞检测，校核设计图纸，减少设计变更和返工。
　　(5)在Unity3D软件中对该桥施工中的关键工序—吊装施工作业进行了仿真模拟，并且建立了该斜拉桥4D施工进度模型，对该桥整个吊装施工过程进行了施工进度模拟，实现4D施工进度管理。
　　本论文以该钢桁梁斜拉桥为研究对象，对吊装过程进行虚拟施工模拟，实现实际工程在计算机中的提前预演，提早发现实际施工中潜在的问题，为现场施工提供有效的软件与技术支持，对现场施工具有指导意义，以供类似桥梁施工借鉴。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 BIM技术国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容及方法

2．1 BIM概述

2．2 BIM理念及软件介绍

2．2．1 BIM掀起的变革

2．2．2 桥梁工程常用BIM软件

2．3 BIM在桥梁工程全寿命周期中的应用

2．3．1 BIM在前期规划阶段的应用

2．3．2 BIM在设计阶段的应用

2．3．3 BIM在施工阶段的应用

2．3．4 BIM在运营阶段的应用

2．4 本章小结

第三章 钢桁梁斜拉桥的BIM模型建立

3．1 工程概况

3．2 施工问题分析

3．3 建立BIM核心模型

3．3．1 软件选择

3．3．2 建模流程

3．3．3 桥梁构件族的创建

3．4 建立施工临时构件族

3．5 本章小结

第四章 基于BIM和有限元的施工模型建立

4．1 施工模型建立步骤

4．2 风场模拟

4．2．1 风静力作用

4．2．2 脉动风速的数值模拟

4．2．3 脉动风荷载数值模拟

4．3 基于Abaqus的吊装节段模型分析

4．3．1 有限元模型的建立

4．3．2 结构位移计算

4．4 基于Unity 3D的施工模型建立

4．4．1 风场模型

4．4．2 动态结构分析模型

4．5 本章小结

第五章 钢桁梁斜拉桥BIM模型的施工应用

5．1 BIM施工应用的实施框架

5．2 碰撞检查

5．3 4D施工质量安全管理

5．3．1 施工场景布置

5．3．2 主梁架设步骤

5．3．3 虚拟吊装模拟

5．3．4 施工技术优化

5．4 4D施工进度管理

5．4．1 编制施工进度计划

5．4．2 基于Unity 3D的4D施工模型建立

5．4．3 4D施工进度模拟

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况