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基于BIM技术的斜拉桥精细化建模及应用研究

摘要：桥梁是交通工程中最重要的结构物之一,传统的设计任务主要集中在桥梁和隧道结构物的平、立、剖与钢筋绘图和结构分析与计算。从表现形式来看,设计师通常用二维的图纸来表达三维的结构形式,而缺乏结构的三维模型,除了容易出现结构表达不清以外,还常常出现大量的绘图方面的错误和工程量统计上的误差,导致较多的施工失误和更多的设计变更。同时,结构计算也主要从二维角度模拟分析,或者建立简化的分析模型,很难实现更加准确的分析和计算。因此,随着越来越多的高速交通项目发展,对工程质量的要求越来越高,交通设计中桥梁、隧道的三维模型建立及基于三维模型的结构计算在交通三维设计系统就显得非常重要。为推动桥梁工程三维设计模式的应用,本文围绕BIM技术对斜拉桥的三维建模及基于三维模型的结构计算中的各BIM应用点开展研究,主要研究内容包含如下:1.通过传统设计模式与三维设计模式的对比,总结传统桥梁设计存在的问题以及线性设计工作模式下的缺陷,结合BIM技术的优势,研究斜拉桥各构件的三维设计流程,实现斜拉桥的三维显示。2.研究斜拉桥非线性构件桥索的精细化建模方法,开发理想线性索型的自动生成程序和定索力状态下的精细化索型自动生成程序,把两个程序生成的斜拉索进行对比。3.使用C#语言,基于Visual Studio 2010开发平台,运用Revit API工具包对Revit进行二次开发,开发在Revit环境下桥梁构件的有限元接口程序,接口程序拥有Revit模型到ANSYS模型的转换功能和后处理的调试功能。4.研究利用Revit模型快速创建Midas结构模型的方法以及BIM技术应用于斜拉桥工程中快速完成整体结构分析和局部结构分析的方法。

关键词：交通三维设计系统;BIM技术;三维设计模式;斜拉桥;精细化;有限元接口;结构分析;

摘要

abstract

主要符号说明

第一章 绪论

    1.1 论文研究背景

        1.1.1 信息技术对土木行业的影响

        1.1.2 土木工程信息化的发展历程

        1.1.3 BIM的诞生

    1.2 基于BIM技术的斜拉桥三维建模研究现状

        1.2.1 概述

        1.2.2 斜拉桥设计研究现状

    1.3 研究内容与意义

        1.3.1 本文研究的主要内容

        1.3.2 论文结构

        1.3.3 论文研究的组织框架

第二章 BIM技术的二次开发平台及技术介绍

    2.1 BIM软件的介绍

        2.1.1 常用BIM软件的介绍及性能对比

        2.1.2 Revit软件的应用优势

    2.2 二次开发平台及开发技术

        2.2.1 二次开发准备工作

        2.2.2 二次开发的工具

        2.2.3 二次开发编程语言的选择

        2.2.4 Revit二次开发常用的类函数

        2.2.5 二次开发创建外部命令的方法

        2.2.6 创建Revit自定义插件的方法

第三章 基于BIM技术的斜拉桥精细化建模方法研究

    3.1 桥梁精细化建模概述

        3.1.1 BIM建模深度概念

        3.1.2 建模深度分析的意义

    3.2 桥梁参数化建模技术研究

        3.2.1 参数化建模方法概念

        3.2.2 桥梁参数化建模方法概述

    3.3 基于斜拉桥构件的参数化建模设计

        3.3.1 主梁

        3.3.2 桥墩

        3.3.3 索塔

        3.3.4 桥索

        3.3.5 附属设施

    3.4 本章小结

第四章 桥梁BIM模型与ANSYS结构模型的转换研究

    4.1 BIM软件与分析软件的交互

    4.2 BIM模型与有限元模型转换框架

    4.3 模型转换实现过程

        4.3.1 物理信息的提取

        4.3.2 几何模型的转换

    4.4 Revit环境下的有限元求解程序实现过程

        4.4.1 一般有限元求解流程

        4.4.2 Ansys有限元分析过程的关键参数

    4.5 算例

        4.5.1 单箱三室箱梁Revit模型的创建

        4.5.2 ANSYS有限元模型的转换

        4.5.3 计算结果及分析

    4.6 本章小结

第五章 基于BIM技术的混凝土箱梁斜拉桥工程实例应用

    5.1 项目简介

    5.2 混凝土箱梁斜拉桥BIM模型的构建

    5.3 桥梁BIM模型与Midas/Civil结构模型的转换

        5.3.1 Midas/Civil结构模型的转换方法

        5.3.2 混凝土箱梁斜拉桥Midas/Civil结构模型整体分析应用

    5.4 混凝土箱梁斜拉桥Ansys结构模型局部分析应用

    5.5 本章小结

第六章 结论与展望

    6.1 结论

    6.2 展望

参考文献

[1]BIM技术在浪滩坡特大桥施工中的应用[J]. 范安全,王玉伟,朱若愚,宁宏翔.  施工技术. 2020(02)

[2]高墩大跨连续刚构桥基于BIM的管养信息可视化方法研究[J]. 曾俊铖,夏江泉,林志平,刘超.  福建交通科技. 2020(01)

[3]基于BIM信息化平台的转体桥梁工程精细化管理——以昆楚高速上跨成昆铁路桥为例[J]. 谢瑞龙,李毓,黄永强,李勇兵,谢沁芸.  重庆建筑. 2019(01)

[4]基于BIM的复杂结构有限元精细模型生成[J]. 陈志为,吴焜,黄颖,黄锰钢.  土木工程与管理学报. 2018(05)

[5]面向结构有限元分析的模型转换方法研究[J]. 张晓洋,胡振中.  工程力学. 2017(06)

[6]基于BIM的海洋模块钻井平台参数化建模技术研究[J]. 姜坤,解莎莎.  施工技术. 2017(S1)

[7]SAP2000与ABAQUS模型转换软件开发研究[J]. 戴博,赵一婕,杜洋.  建筑结构. 2016(S2)

[8]从“BIM乌托邦”看LOD（模型精度）对BIM应用的影响[J]. 赵全泽.  建设监理. 2016(07)

[9]基于Revit二次曲面网壳参数化建模的研究[J]. 丁晓宇,王子茹.  山西建筑. 2016(15)

[10]基于BIM的变截面桥体可视化施工技术应用研究[J]. 刘建伟.  四川水泥. 2016(04)