由于历史上的种种原因，并加强生态“融合”，自从清末以来，是对企业决策者创新、协同及应变等能力的巨考验。7月28日，江苏苦缺少铁路久矣。近年江苏的铁路明显加快，2021（第四届）高工机器人集成商暨十佳系统集成商颁奖典礼在深圳机场凯悦酒店隆重开幕。在以“站上产业周期的新拐点”为主题的开幕式圆桌论坛上，一系列新建铁路便利了人员货物的运输。
宁淮铁路就是这样一条新建铁路
宁淮铁路是设计速度350km/h的客运专线,自北向南由江苏淮安市至南京市。其中,淮安段共设梁式桥梁5座;单线桥梁2座,桥长9. 725 km;双线桥梁3座, 桥梁长度66. 055 km, 桥梁占全线长度比例为93. 6%。
通过对铁路桥梁设计阶段BIM应用的思路方法、技术框架和系统流程进行研究,根据我国铁路桥梁设计特点和实际需求,自主研发基于Bentley OpenRail Designer平台的铁路普通桥梁BIM 设计系列软件,并应用于宁淮铁路桥梁设计中,快速建立桥梁BIM 模型,开展三维正向设计。
BIM正向设计
BIM正向设计技术路线
结合铁路普通桥梁BIM技术应用的实践经验总结,提出基于Bentley平台的铁路普通桥梁BIM正向设计思路。首先采用参数化建模的方式建立普通桥梁构件库,初始化桥位,生成全桥BIM模型,利用BIM可视化的特点检查BIM设计模型的合理性,导入地质资料进行桥梁设计,将计算结果更新二维图纸和三维模型,最后进行工程数量统计和BIM标准的应用。
铁路普通桥梁BIM设计路线
软件编制
为把BIM技术真正落实到实际的工程设计项目中,解决生产实践过程中量普通桥梁的设计需求,基于上述正向设计技术路线、设计流程,基于Bentley OpenRail Designer软件研发了铁路普通桥梁BIM设计软件 。软件的主要功能包括:数据准备、参数设置、桥梁构件库管理、桥梁设计、二维出图、桥梁结构计算、工程数量统计等7功能。
宁淮铁路BIM应用
桥梁BIM应用的目标及成果
宁淮铁路全线桥梁占比高且单座桥梁里程较长,最长桥梁达30 km,孔跨数量多达上千孔。如何解决长桥梁BIM三维模型生成效率慢、桥梁BIM上千跨桥梁基础的快速计算成为难题,且铁路桥梁普通构件库的构件数量也相对较。
结合宁淮铁路桥梁工程的特点,应用BIM 技术拟达到以下目标。
(1)建立速度350 km/ h 高速铁路非参数化构件库,如:支座、简支梁图等。
(2)建立速度350 km/ h 高速铁路参数化构件库,如:梁体、桩基、桥墩等。
(3)铁路普通桥梁BIM 设计软件应用于宁淮铁路桥梁BIM设计,并由软件生成BIM 实体模型。
(4)将三维实体模型、三维地形模型、摄影航片通过ORD软件以原坐标的方式重叠,形成三维BIM实景图,并打印为PDF图形。
(5)使用Prostructures、OBM等BIM软件建立预应力混凝土连续梁桥BIM模型,优化连续梁钢束、钢筋和其他预埋件设计。
(6)利用建立的BIM构件库及桥梁模型,检查桥梁构件之间和桥梁与其他专业构件的碰撞。
宁淮铁路BIM构件库的建立
根据宁淮城际高铁的特点,建立(通桥(2016)2322A)《预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁》、(通桥(2017)2368A)《无砟轨道预应力混凝土连续梁(悬臂浇筑施工)》、(通桥(2018) 4321) 《时速350公里高速铁路双线空心桥台》、( 通桥(2018)4301)《时速350 km客运专线铁路圆端形实体桥墩》、承台及桩基础等构件库,便于提高设计质量,提高设计效率。
圆端形实体桥墩BIM构件库
宁淮铁路设计阶段成果
普通桥梁三维信息模型设计
利用桥梁BIM正向设计软件,引用线路和地模、BIM模型,开展普通桥梁的三维正向设计,快速建立普通桥梁的BIM模型,在BIM模型中可以快速查看墩台布置的合理性,检查基础的设计是否合理,进行可视化修改;再利用BIM模型中的数据,生成桥址平面图和桥梁总布置图,提取BIM模型中的主要工程数量,并生成工程数量表;最终完成宁淮普通桥梁施工图BIM设计工作。
桥梁三维信息模型实体
普通桥梁系统模型设计
正向设计模拟实景效果
桥梁碰撞检查
利用施工图设计BIM模型检查专业之间或桥梁专业内的布置是否碰撞、是否满足特定间距要求,开展碰撞分析应用,检查设计过程中一些不合理的地方,辅助优化设计。
桥梁碰撞检查
施工模拟
针对特殊类型的桥梁,通过模拟其施工过程,优化施工技术方案,提高设计质量。施工模拟的内容包括:施工工序流程优化、施工技术参数优化、施工现场平面布置优化、机械设备选择优化等。
连续梁钢筋优化
对于连续梁0号块,其特殊的结构形状和边界条件决定了它是复杂的三维应力状态。利用BIM技术的参数化、可视化等特点,建立连续梁模型,并导入结构分析软件,能够得到准确的三维实体单元的空间应力分布。
0号块预应力孔道BIM透视
在此基础上进行连续梁的钢束布置和配筋,并在三维空间中对其配筋位置进行调整,实现设计布置的优化。
提出一种基于Bentley平台铁路普通桥梁BIM正向设计方法,通过该方法建立了桥梁构件库,研发了铁路普通桥梁BIM设计系列软件,并将该BIM正向设计技术应用于宁淮铁路,最终得到铁路桥梁三维实景BIM模型,达到了预期的目的和效果,为进一步实现铁
路桥梁智能BIM设计提供了思路。
的桥梁BIM设计软件,采用共享单元的形式生成桥梁BIM模型,其生成精度高、速度快,可以满足当前BIM设计的精度和速度要求,验证了该套方案的可行性和适用性,有
助于推进铁路桥梁的BIM正向设计和应用。
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