淺談BIM技術在鐵路工程中的應用


隨著BIM技術的發展與完善,如今的BIM技術也逐漸成為了鐵路橋梁工程領域中的未來發展潮流與趨勢。但想要完善鐵路BIM系統,我們除了掌握好BIM知識之外,還需要了解鐵路BIM應用實踐中都存在著什么問題,以及如何通過BIM技術來實現它。
本次BIM項目主體為楊家嶺大橋,位于新建鐵路蒙西至華中地區鐵路煤運通道三門峽至荊門段,主要跨越在建的三浙高速公路。大橋分為左線和右線,其中左線大橋與右線大橋并行,與左線大橋合并為四線橋,共用三門峽臺和5號墩。
一、施工實景建模
施工現場的信息復雜多樣,二維模式下無法同時表現地形、地貌、空間相對關系等信息,有一定的局限性。本項目中以無人機航拍照片為素材,分不同施工階段對施工區域內場地進行實景建模。
獲取的三維模型,可以切換成點云數據、三角網格數據,進入到BentleyDescartes軟件進行點云數據處理,也可以直接導入到Bentley土木專業軟件Powercivil、建筑BIM專業軟件AECOsim做實體建模、出圖等工作。可以實現對模型的分析,虛擬建造,模擬移動路徑等等諸多應用功能。
通過實景建模解決方案,獲取實景模型,基于該模型的數據,可以做三維編輯、修改,測量體積、面積、長度(本次精度為厘米級)。在測繪階段獲取準確信息,在設計階段及時將概念實際化,在施工階段獲取施工現場最新的信息。借助三維實景模型還可以對施工場地進行布置規劃,優化材料儲存和運輸路徑。
二、地形及路線模型
PowerCivil是一款面向道路、鐵路、橋隧、場地、雨水道等基礎設施設計的專業軟件,也是土木行業的BIM平臺(內嵌MicroStation,可集成其他專業產品設計的模型),可為土木工程和交通運輸基礎設施項目的整個生命周期提供支持。智能數字地形建模(DTM)將道路中心線、路面邊緣或溝渠等要素合并到表面模型中。
通過智能通道建模工具,來實現三維道路的上下文智能設計。建模功能和參數化設計工具以平面圖、橫斷面圖、縱斷面圖和超高視圖方式動態查看設計并且獲得即時反饋。通過直接對參數化圖形組件進行操控或在上下文相關對話框中精確輸入相應數值,實現對橫截面進行修改。
三、三維橋梁模型
橋梁大師是國內基于CAD平臺自主開發的二維橋梁制圖軟件,2009年被Bentley收入旗下,與BIM平臺整合,將橋梁大師功能延伸了到了三維領域,也增強了Bentley平臺橋梁部分的建模能力。橋梁大師采用二維參數驅動的方式建立橋梁各個建模標準圖,通過設置橋梁的路線信息、中心樁號、跨徑等信息套用標準圖生成橋梁模型,同時可以設計構造、鋼束、下部結構生成對應的詳圖。
橋梁大師中生成的設計模型可以輸出到PowerBridgeMaster中,實現在Microstation中三維橋梁的創建,將橋梁設計信息同步轉換到DGN模型中,用于數字化移交設計項目。本項目首先在橋梁大師中輸入楊家嶺大橋左線與右線的設計信息,生成二維橋梁模型。
憑借Bentley平臺的文件統一性,可以將三維橋梁模型與實景模型整合,用來查看橋梁和既有結構之間的空間相對位置關系,提前發現隱患。
四、鋼筋與施工設施建模
Prostructure基于Bentley強大的三維平臺Microsation,不僅能夠處理鋼筋混凝土結構中各種各樣異形結構的建模與布筋,同時,基于統一的數據格式,又能夠確保深化的信息模型在全生命周期不同階段的信息交換。
異形構件主要是解決主筋和箍筋,不管布置主筋還是箍筋,對于異形體都可以批量的布置,不需要一根一根的去布置;鋼筋的方向,可根據構件提取的導向線來控制。并且可以通過不同的鋼筋顯示模式控制鋼筋:支持線框模式、渲染模式以及剖面顯示。
五、工程量統計與施工模擬
在創建BIM模型的過程中,對各個專業的相應構件輸入需要的工程屬性,這些屬性在需要的時候能夠被計算機自動抽取,分門別類地進行相應統計和報表歸類。
通過Prostructure創建的普通鋼筋模型也可以通過自動統計功能獲得鋼筋材料總量,并可以選擇鋼筋表模板導出報表。
通過BIM技術生成的三維模型包含完整的幾何信息和材質信息,還可以導入到專業的動畫制作軟件諸如CC軟件中進行更豐富的渲染和動畫制作。
項目還可以通過吊裝模擬事先模擬大型設備吊裝方案,在3D虛擬環境下檢查項目設計和施工能力。用戶還可對施工計劃進行模擬并為其制作動畫,并通過動態碰撞分析模塊檢測物體運動過程中可能潛在的碰撞。
六、協同工作平臺
通過Projectwise平臺,搭建項目目錄,并且對于分處于異地辦公的項目人員使用各自不同的設置。項目人員可以通過標準配置設置創建并訪問項目文檔,同時通過Projectwise命名向導按預設標準自動生成文件。
基于Projectwise服務器的搭建,本次項目中主要實現了以下技術點的運用:
1)文件版本控制;
2)多用戶協調操作文檔;
3)誤刪找回;
4)連接設計與施工;
5)多角色人員權限管理;
6)提資、審圖、發布。
BIM是服務于建筑的全生命周期,其最終使命和目的就是運營。目前國內大多數BIM應用成果和效益主要體現在建設過程和綠色節能中,因為許多普通民用建筑的運維相對比較簡單,BIM的效益尚未體現。對于機場來說,有別于其民用建筑物最大的特點是運營。以上就是淺談BIM技術在鐵路工程中的應用內容,可點擊下方免費下載領取學習資料,更多精彩內容可關注環球網校。
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