基于BIM的悬索桥混凝土桥塔参数化设计研究

摘要

建筑信息模型(BIM)在国内经过多年的发展，应用范围已经从工业与民用建筑领域逐渐扩大到几乎所有工程建设领域，桥梁工程中对BIM技术的应用和研究也正在如火如荼地进行着。桥梁工程结构复杂、异形构件多、体量庞大，为提高设计效率和精准度，运用BIM技术进行参数化、智能化设计将是桥梁工程中一个新的发展方向。在桥梁BIM技术高速发展的大背景下，本文基于BIM开展了悬索桥混凝土桥塔参数化设计研究，研究的具体内容如下：　　(1)对BIM在桥梁工程中的应用和基于BIM的参数化设计的研究现状进行了梳理；对市面上主流的BIM参数化设计平台的功能特点进行对比，确定了本文在Revit软件的基础上进行二次开发的建模思路。　　(2)广泛搜集整理悬索桥桥塔的设计图纸、研究论文、标准规范，将桥塔参数进行了整理和总结；归纳出五类常见截面塔柱和四类常见类型横梁作为参数化建模的研究对象。　　(3)在VisualStudio2017平台用C#语言编程开发出了WPF应用程序—“悬索桥混凝土桥塔建模插件”和“横梁预应力钢束建模插件”，实现了五类常见截面塔柱、四类常见类型横梁以及横梁预应力钢束的参数化生成，参数可在界面输入或通过Excel文件导入，同时可以导出预应力钢束设计数据。　　(4)基于桥塔参数化建模插件，以虎门二桥坭洲水道桥为例，通过输入参数快速创建不同方案进行桥塔形式的选择，对决定采用的方案利用插件进行深化设计；通过对RevitAPI中普通钢筋建模函数的研究，采用C#语言编程创建坭洲水道桥下塔柱普通钢筋；对桥塔工程量进行统计，生成明细表；根据三维模型输出CAD设计图纸，快速建立杆系和实体有限元模型。

目录

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第1章绪论

1.1 课题的研究背景

1.1.1 BIM的概念及其发展

1.1.2 BIM在桥梁工程中的应用现状

1.1.3 基于 BIM的参数化设计研究现状

1.2 课题的研究意义

1.3 论文的主要工作和技术路线

第2章 BIM 参数化设计平台

2.1 核心建模软件概述

2.2 Revit软件常规功能

2.3 Revit软件功能扩展

2.3.1 可视化编程软件 Dynamo

2.3.2 Revit API

2.3.3 小结

2.4 本章小结

第3章悬索桥混凝土桥塔的设计参数分析

3.1 悬索桥桥塔分类

3.1.1 钢桥塔与钢-混凝土混合桥塔

3.1.2 混凝土桥塔

3.2 悬索桥混凝土桥塔设计参数总结

3.2.1 塔柱参数总结

3.2.2 横梁参数总结

3.3 本章小结

第4章悬索桥混凝土桥塔参数化建模开发

4.1 混凝土桥塔参数化建模的技术路线

4.2 塔柱参数化建模开发

4.2.1 矩形截面塔柱参数化建模

4.2.2 矩形倒角截面塔柱参数化建模

4.2.3 D形截面塔柱参数化建模

4.3 桥塔横梁参数化建模开发

4.4 横梁预应力参数化建模开发

4.4.1 载入桥塔三维模型

4.4.2 创建参数化锚头族

4.4.3 生成预应力钢束组

4.5 Excel交互功能开发

4.5.1 Epplus 简介

4.5.2 导入 Excel数据快速建立桥塔三维模型

4.5.3 横梁预应力钢束数据的导入与导出

4.6 本章小结

第5章悬索桥混凝土桥塔参数化模型的应用

5.1 工程概况

5.2 桥塔形式比选

5.3 设计方案细化

5.4 普通钢筋建模研究

5.5 工程量统计

5.6 输出设计图纸

5.7 建立有限元模型

5.8 本章小结

结论与展望

致 谢

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研实践项目