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BIM技术在铁路40m简支梁设计中的应用

2019-04-18潘永杰 苏永华 魏乾坤 贾王育 郭维

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本文立足设计,从面向装配化的模型结构分解、精细化BIM模型构建和BIM设计交底系统3个方面探索了BIM技术在40m简支梁设计中的应用,形成了主梁、支座和附属设施3大组成部分的架构分解,定义了设计信息。

    目前我国高速铁路桥梁以预制架设的32m预应力混凝土简支箱梁为主,箱梁设计的标准化、预制的工厂化、运架的机械化等技术为高速铁路规模化建设提供了保证。随着高速铁路建设的纵深发展,中西部地区高速铁路建设逐年增多,为降低高墩桥梁以及软基沉陷地区深基础桥梁的工程造价,在既有成果积累的基础上,我国开展了40m大跨度预制简支梁成套技术研究和应用推广工作。

    以BIM技术为核心的铁路工程信息化建设发展迅猛,许多桥梁结构进行了不同层次和不同维度的BIM技术应用,并取得了显著效果,但多数仍基于设计或施工、运维各阶段的应用,形成信息孤岛,缺少全过程信息的互通反馈。为了避免上述问题,高速铁路40m简支梁在规划伊始便提出了设计建造运维全生命周期的应用设想,确定了基于BIM技术的智能设计、制运架一体化和智能运维的实施内容,以满足新型桥梁结构面向全生命周期管理的智能化、一体化、装配化和精细化要求。

    本文开展了BIM技术在40m简支梁设计中的研究和应用工作,涉及模型结构分解、精细化BIM模型构建和BIM设计交底系统研发3个方面,以期为全生命周期BIM模型使用和信息流转奠定基础。

1 面向装配化的模型结构分解

    高速铁路40m简支梁具有跨度大、技术含量高等特点,反映到BIM模型上则表现出模型体量大、构成单元多、层级结构复杂的特性,因此制定一套完整、规范的模型结构至关重要。借鉴制造业产品生产管理方式,采用“基于BOM”模式对40m简支梁进行模型结构分解,一方面依据设计固有表达方式,体现详细的构造细节,准确反映设计意图;另一方面考虑简支梁制造、运输、架设乃至运营一体化管理和模型精细度的对应要求,实现设计、制造环节数据传递和信息集成的渠道贯通,并为后期运营提供数据信息接口,统筹全生命周期的应用需求。

    为此,将40m简支梁视为装配化的综合平台,实现不同构件层级的装配化:①充分考虑简支梁制造需求,提供如预应力自动张拉、管道智能压浆等施工数据匹配的对象实体,将简支梁主体结构合理拆分,形成面向装配化的主梁结构;②考虑铁路不同结构形式的常用跨度简支梁应用模式,搭载附属设施(包括线路结构)产品库,对简支梁主体结构与附属设施进行一体化BIM设计,实现两者的标准化设计和模块化的灵活组装。

    模型结构分解的具体原则如下:①涵盖40m简支梁综合平台的所有组成单元,并赋予唯一编码标识;②清晰地划分层级结构和逻辑关系,为不同业务子系统数据共享、集成和追溯提供实体;③作为制造阶段计划编制、物料领用、成本核算等过程管控对象的最小划分粒度,为精细化管理提供条件。

    按照上述原则,将40m简支梁分为主梁、支座和附属设施3大类。根据具体工程项目采用不同的通用图灵活组合装配,输出40m简支梁不同结构形式的整体BIM设计模型。主梁信息模型结构分解如图1所示。

    属性信息的定义和赋加是设计阶段BIM应用的重要环节,直接关系到后续信息流转和应用效率。基于确定的模型结构划分,梳理简支梁构成单元的设计信息,如表1所示。

    表1中将设计信息划分为基本信息、技术参数和工程数量3类,通过BOM表内的唯一ID标识,采用二次开发插件批量赋予对象实体,实现结构树-模型-数据的互关联。进一步研究不同构成单元基本信息与工程数量的逻辑关系,可实现设计工程量的自动统计。

40m简支梁主梁信息模型结构分解

图1 40m简支梁主梁信息模型结构分解

表1 40m简支梁典型构成单元设计信息示例

40m简支梁典型构成单元设计信息示例

    IFD编码是构成单元的基本信息之一,在分类、统计中发挥重要作用。桥梁构件模型结构分解一般基于《铁路工程信息模型分类和编码标准》(10版)中的53表,按照功能特征对构件进行分类,但对单独的箱梁梁体不完全适用。考虑到梁体结构由多种铁路工程产品构成,结合53表及扩展补充58表的分类,编制完成每一类构成单元的编码。

责任编辑:程玥
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