铁路桥梁BIM应用

各位领导，同事，下午好！下面由我向大家汇报池黄铁路桥隧 BIM 一体化协 同应用，桥梁板块的内容。汇报分四部分，首先是此次BIM应用的桥梁设计情况，接着研究和应用重点， 然后展示目前的成果，最后是展望。第一部分：桥梁设计情况整个池黄铁路全线共有特大、大中桥 52 座，小桥一座，折合双线 34.9km。 占线路长度的28.7%。选取的试验段长度10km,共包含六座桥梁，其中四座梁式 桥：甘棠京台高速大桥、黄山西 S218 大桥、胡家中桥、黄田特大桥，两座框架 桥依次是黄山西规划一路小桥及黄山西规划二路小桥，梁形有简支梁、连续梁、 框架桥。第二部分，此次BIM设计的研究与应用重点主要有三个方面，分别是：设计过程中的BIM标准应用，专业内部及专业间 的协同设计及最终朝着正向设计的方向发展。整个桥梁专业的设计思路就是以这三点为指导，下面我详细介绍下具体设计 过程：1、首先获取上游专业的数据资料；2、基于这些基础资料，运用相关软件建立桥梁模型。3、进行必要的结构分析计算。这一步现在还是利用现有桥梁专业计算软件 完成。4、设计好的桥梁模型上传到协同平台PW中，走专业内部校审流程。5、通过之后，桥梁模型可以与其他相关专业设计模型进行协同参照，发现 专业间碰撞问题，修改后通过协调校审。6、形成最终的成果桥梁初设模型，并上传协同平台归档，结束！ 整个流程和思路与二维设计并没有太大区别，都是正向设计的思路。不同的是二维设计的成果和载体是图纸，BIM设计载体是三维模型。二维设计专业间以 提资单形式获取信息，BIM设计中各专业能够随时在协同平台上获取上下游专业 的信息，更加高效、准确。第三部分，目前的成果 主要包含这四个方面：协同设计平台的应用、构件库的建立、模型展示、 IFC 标准的应用在协同平台上，桥梁专业在设计过程中可随时参考隧道、站场、路基模型。 这里这个参考的概念类似于 CAD 中的参照。这样专业间碰撞问题就会一目了然了。这些图片分别是桥隧结合段、桥梁与 站场、桥梁与路基的衔接情况。拿桥梁与站场为例，桥梁台尾里程与站场终止里 程有偏差，当把两个专业模型放在一起，就明显看到了这个问题。第二块应用的 成果，是建立桥梁构件库。按照最新的铁路工程信息模型表达标准，模型的几何表达等级分为四级，G1到G4,几何精度逐渐变高。G1是用符号表示桥梁结构，一般用于规划阶段，G2 级满足空间站位等粗略识别的需求，梁和桥墩一般用面和线的方式去表示。G3级要表现出真实外观，能满足精细识别的需求，模型精度10mm。G4级满足施 工、制造等高精度需求。本次设计的桥梁构件库，模型等级是G3适用于初步设 计阶段。建立的构件库可分为标准结构和特殊结构，标准结构有两种跨度标准双线简 支梁、简支梁桥墩，桥台及桥面系。特殊结构有三种跨度连续梁、一座连续刚构、一座框架桥及相应的桥墩及基础。这是标准结构的构件模型 40+64+64+40m 连续梁。连续梁是一种较复杂的空 间结构，梁底的曲线变化，以及顶、底、腹板的变厚度都是按 G3 标准建模。高铁桥面系是一个整合度比较高的系统，建立了电缆槽和栏杆构件库。在满 足高铁栏杆的基本功能前提下，并对其尝试做了景观设计。1、对栏片进行波浪形线条设计，通过重复性和韵律感吸引视觉。2、在每隔10m,设置一片带有景观效果的栏片，以黄山著名景点迎客松为元 素对构件进行了部分参数化设计，以简支梁桥墩为例演示参数化构件的建立和 应用过程：1、在软件中定义变量，包括墩高、桩长、桩径等等。2、通过施加约束的方式，建立这些参数和构件尺寸的关系3、定义好之后，调用构件，会弹出对话框，输入墩高数值，墩高就会做相 应的改变。输入桩长，桩就会做相应的改变，同理，可以改变桩径。可以把它放 置在正确的位置。成果第三部分，要谈下IFC标准的应用。IFC的定义描述是：目前， buildingSMART 组织开发的 IFC（Industry Foundation Classes） 标准是接受最为广泛的 BIM 数据存储标准。由于铁路工程的专业性，其无法满足 铁路工程领域对信息数据描述的需求，铁路 BIM 联盟在 2015 年，发布了铁路 工程信息模型数据存储标准。铁路行业自己的 IFC 标准。Ifc 标准，主要分两个层次，一个是信息表达， IFC 规定了一个 BIM 模型中 应该包含哪些信息，比如：一座桥梁应该包含材料、施工方式、力学性能指标等 等。第二信息交换，规定了将这些信息以一种统一的格式 express 语言代码的形 式来储存，以实现不同软件平台上进行交换和共享的目的。以双线简支梁为例，介绍 IFC 标准的应用过程： 传统的二维设计成果，简支梁的非几何信息是以设计说明、设计交底材料、 计算书等平行的方式来表达，它们相互之间是没有交集的。而一个简支梁BIM模型，按照IFC规定，它应该具有的非几何信息有三个属 性集。混凝土构件通用属性集（主要是材料、强度等信息）、主梁技术指标属性 集（它是主梁的力学性能指标）、主梁通用属性集（关于梁结构形式等信息）。所 有的信息都以立体的方式柔和到 BIM 模型中去。在软件实际操作中可以先依据标准定义属性，将属性赋予简支梁的实体模形， 它便从一个纯粹的三维实体变成了有信息的双线简支梁 BIM 模型。而与此同时会 生成一个编码文件，当打开这些文件后，发现刚刚定义的属性就是以这种 express 语言的形式所 存在，这个文件也是基于 IFC 标准所定义的格式建立的。支持 IFC 功能的 BIM 软件都可以识别它。所以属性定义除了用上面那种在软件直接定义的方式，还可 以直接编辑代码文件。在标准应用过程中，对主梁技术指标属性集做了补充，原表中技术指标不是 很全面，结合设计规范，增加了“跨中反拱值”、“强度安全系数”、“竖向自振频 率”、“支座反力”等分项。结合这段时间的试点段 BIM 设计过程，提出几点展望1、参数化建模插件的开发。 Bentley 软件本身有一定的参数化功能，但并不 能完全满足设计需求。模型建立过程比较复杂和繁琐。可以开发一些涵洞、连续 梁的建模插件，只需要输入相关的参数，就可以快速建模。这样可以大大增加了 设计效率。2、BIM软件与现有桥梁专业计算软件交互。据了解，在市政公路行业,ben tely 软件与桥梁设计软件桥梁大师已经可以实现数据实时交互，举例来说，三维模型 的桩长、墩高直接根据桥梁大师计算软件的计算数据自动调整。铁路行业也有专 业的桥梁计算软件，也可以像这个方向发展。3、BIM 技术在装配式桥梁中的应用。目前，装配式桥梁越来越受到行业和业 主的青睐。可利用BIM技术解决构件设计精准度和设计效率问题，利用设计好的 BIM 模型提供所需的数据，实现全过程应用。