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BIM案例:BIM如何用于铁路路基设计?

发布于:2021-06-03
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某项目工程为城市群城际铁路网主骨架的重要组成部分,全长176,27km,设计时速为250km/h。该铁路的建设对城市经济与社会发展以及交通建设等方面均有重要意义。该铁路整体设计比较复杂,项目路段形式复杂且路基附属结构种类比较多,如有拱形骨架护坡、重力式挡土墙、桩板墙等多种支挡结构设置,而且还设计了复合桩等桩板结构。

设计流程

该项目路基BIM设计过程中,借助欧特克平台Civil3D软件与Revit软件进行设计,组装项目模型"。为保证模型建设的质量提升效率,以路基数据库为核心实现了对Revit软件的二次开发设计。在内容上设计了软件的建模与模型的出图等方面的内容,最终得到了关于路基的模型,语句的格式并不全是Revit软件格式。具体操作流程为如下:

1)项目路基本体按照模型的设计,根据沿线道路情况进行放样设计,与地形交互。路基与线路之间的联系非常紧密,但是Revit软件格式模型缺乏线路设计的功能,路基本体生成存在问题。Civil3D软件具备线路功能,能够在软件上生成关于沿线放样的具体要素,如电缆槽与排水沟等要素,因此,在该软件当中读取路基本体、附属结构物体模型,读取之后导入数据库内。

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2)通过数据库存储的信息在软件平台上重建模型,根据数据源信息调用路基系统库存,批量设置路基的边坡防护,支挡结构地基处理桩等,在布设的同时得到结构物体之间的信息数量进行统计,根据Revit软件来切剖模型,生成剖面图得到路基图。使用Revit软件格式模型得到的模型图,在项目当中进行拼装、检查。

3)Geographie Information System系统实现统一研发管理。

4)Navisworks软件或者是具备类似功能的软件进行施工建模展示,运用更直观的方式表达出设计成果。

软件应用

路基本体模型包括分层,基层、基床等不同方面,使用Civil3D软件具备的装配功能来定制路基的横截面,方便软件读取信息,实现信息识别。放样过程中,路肩、电缆槽排水沟等放样

应该结合项目实际情况开展,添加到路基族库当中,可以根据实际情况添加支护结构或者是减少重力式挡土墙等装配部件,在实际操作过程中不断调整参数,当模型生成之后方便实现对不同尺寸的过渡管理。因此,对Civil3D软件进行二次开发让Civil3D软件具备强大的模板适应功能,以及快速创建线路的模型。要想做到以数据为核心的设计就要读取相关参数,这些参数主要来自线路的里程、纵坡等各个方面;通过边坡和基点坐标得到模型信息,在使用过程中便于信息数据的存储和使用。利用Civil3D软件生成路基模型之后可以提取路堑模型的曲面,剪切地质模型,可以模拟各种开挖现象,计算出土石方数量,完成这些数据的统计,保证地质与地基能够协同设计。

建模

运用BIM技术设计能够实现多专业建模,运用Revit软件能够提高对整个项目的优化整合能力,利用Revit格式创设路基模型,同样也需要借助Civil3D软件制作的实体模型,但是在具体运用过程中两者无法重合,模型可以导出但是缺少信息等情况,无法构建完整的结构模型,与路基本体模型的融合出现问题。和数据库技术读取方式一致,通过Revit软件设计路基的本体模型,借助参数化信息,实现参数化建模,在该平台上统一完成。Revit软件能够实现二次开发的功能,利用该功能实现了对附属结构物体的参数化建模,自动拼装,在技术允许的范围内还实现了路基的三维搭配钢筋、路基模型等设计,并且对结果进行管理,设计过程为:

1)创建路基模型,借助数据库技术与Revit软件构建针对路基的本体模型,保证模型设计与项目工程实际相符合,保证精细化,规则合理。路堑模型边坡需要设置薄面,方便设计边坡防护结构的模型。实际上Revit软件平台对建模存在一定的限制,如大地坐标无法设置原点坐标,而相对坐标可以。建模的时候应该提取模型中心位置的坐标,转换角度,将大地坐标转化为中心坐标来进行编辑,方便后续操作进行。

2)建立起参数化族库,在Revit软件平台上运用参数化功能建立起族库,针对轮廓、构建、支挡结构,边坡等不同的要素做好分门别类,通过族库管理来调用相关参数,可以优化数据库资源的使用,在技术领域内实现技术资源共享。族库样式如图1所示。

3)运用Revit的开发功能将上述参数进行批量操作,通过拼装建模提高建筑模型设计质量与效率。设计项目中的路基边坡的防护系统、支挡结构系统等,对路基地基处理桩结合参数化快速布置,优化设计效率。

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4)在Revit平台上实现支挡结构配筋,针对土墙与挡板墙等进行专业化设计,记录统计结构模型钢筋数量。

5)针对模型结构树的管理,项目建模以及信息等严格按照铁路BIM技术联盟的规定来贯彻与落实,针对单元、IFD编、模型信息等,将上述内容存储到数据库当中。在模型管理中也可以对同一批的结构件优化、更改和显示控制。如图2所示

出图

Revit软件的切剖出图无法满足路基设计要求,与现代的规范有一定差异,因此,当前以CAD出图为主,对Revit进行二次开发,添加标注、重视导出,统一在CAD内修改与整理最终出图,当前均采用这种形式。出图也要再次设计数据库技术,通过数据完成出图,在数据信息上,一定保证出图模型、建模信息之间都做到数据同源。完成上述步骤之后,按照工程施工需要运用模型,借助平台数据库,能在CAD上面计算工程量,保证施工进度。

本文作者:刘涵(中铁第五勘察设计院集团有限公司)

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