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基于BIM的跨高铁桥梁转体施工监控方案设计及监控管理研究

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第1章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 BIM定义及本质

1.3 BIM国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 桥梁转体施工监控概述

1.4.1 转体施工监控意义

1.4.2 监控内容与流程

1.4.3 桥梁施工监控中的 BIM应用

1.5 研究内容及技术路线

第2章 监控系统与监控计算

2.1 跨高铁桥梁转体施工监控系统

2.1.1 监控系统构成

2.1.2 跨高铁桥梁转体工程实例

2.2 设计校核计算

2.2.1 全桥有限元模型

2.2.2 有限元计算结果

2.3 监控预测计算

2.3.1 桥梁转体状态

2.3.2 两点支撑有限元模型

2.3.3 有限元计算结果

2.4 转体关键构造分析

2.4.1 中墩撑脚有限元模型

2.4.2 有限元计算结果

2.5 监控要素分析

2.5.1 钢桁架监控要素

2.5.2 撑脚监控要素

2.6 本章小结

第3章基于BIM 的监测传感器族库

3.1 监测传感器族及族库建立意义

3.2 建模软件及参数化建模方法

3.2.1 建模软件

3.2.2 参数化建模方法

3.3 监测传感器及其 BIM 模型

3.3.1 应力监测传感器

3.3.2 位移监测传感器

3.3.3 其它监测传感器

3.4 监测传感器族库

3.4.1 族库管理意义

3.4.2 监测传感器族分类

3.4.3 族库功能

3.5 本章小结

第4章监测方案的BIM 正向设计

4.1 转体桥梁 BIM模型

4.2 转体施工桥梁监测技术

4.2.1 应力监测技术

4.2.2 位移监测技术

4.2.3 监控部位及监测方法

4.3 施工监控测点布置

4.3.1 应力监测

4.3.2 位移监测

4.3.3 环境因素监测

4.3.4 其它类型监测

4.3.5 监测测点统计

4.4 预警机制

4.5 桥梁—高铁综合信息模型

4.6 本章小结

第5章 桥梁转体平衡控制系统

5.1 系统构成

5.2 系统原理及运行流程

5.3 平衡控制系统应用

5.3.1 相关参数设计

5.3.2 调控机制

5.3.3 应用模拟

5.4 平衡控制系统特点

5.5 转体横向平衡控制系统

5.6 本章小结

第6章 桥梁转体施工监控管理

6.1 桥梁转体施工监控平台概述

6.2 转体施工监控平台构建与开发

6.2.1 Web 与 B/S 架构

6.2.2 开发环境

6.3 转体施工监控管理平台运行

6.4 基于数字孪生的转体施工监控管理

6.4.1 数字孪生技术

6.4.2 桥梁转体监控管理模型

6.4.3 数字孪生系统架构

6.4.4 数字孪生系统运行

6.5 本章小结

结论

展望

致谢

参考文献

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摘要

随着时代发展,各个行业领域都开展大数据、数字化等方面的研究,桥梁行业大力推进BIM的发展应用。由于众多高铁线的建成,为缓解交通压力,许多桥梁建设时需要跨高铁进行转体施工。根据桥梁跨高铁施工的特点,结合BIM技术,对此类桥梁进行转体施工监控方案设计及监控管理研究。  根据监控工作内容及跨高铁施工特点,建立跨高铁转体施工监控系统。本文以主跨268m的跨高铁转体施工钢桁梁桥为工程实例,围绕监控系统的构成对其中的部分内容开展研究。先对转体桥梁进行监控计算:设计校核计算中的全桥模型计算、监控预测计算的转体桥梁模型计算、转体关键构造中墩撑脚的局部计算。根据转体状态计算结果对钢桁架及撑脚的应力、变形进行监控要素分析。  为了设计桥梁转体监测方案,研究桥梁施工监测常用的应力、变形技术,建立6种代表性监测传感器的Revit模型。提出搭建监测传感器族库的构想,方便在其他项目中直接使用。接着根据监控要素,基于BIM技术三维可视化的特性,正向设计桥梁转体监测方案。对桥梁应力、位移、环境因素及其它类型布置监控测点,实现监控测点的全局布置与监测传感器的安装布置。结合桥梁转体时对高铁线监控的需求,利用BIM的可协同作业功能,提出建立桥梁—高铁综合信息模型。根据桥梁在高铁天窗期转体的特点,设计桥梁转体平衡控制系统。系统通过调节悬臂端水箱中水量,实现桥梁悬臂端平衡,具有易于安装及拆除,硬件设施可重复使用,可应用于其它工程的特点。以背景工程为例对转体平衡控制系统进行应用。  最后,基于Web、数字孪生技术开展桥梁转体监控管理研究。使用B/S架构搭建桥梁转体监控平台,将动画、BIM模型、图片及监控数据等信息集成于同一界面。使用数字孪生技术建立跨高铁桥梁转体施工监控管理的五维模型(物理桥梁、虚拟桥梁模型、连接、孪生数据、应用服务),并且搭建基于桥梁转体施工监控管理的数字孪生系统架构,结合背景工程说明数字孪生系统运行可行性,实现桥梁转体监测与控制的智能化、自动化管理。

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