武襄十城际铁路试点项目应用BIM技术,实现了桥梁专业完全基于达索平台建模设计,并实现了与欧特克平台数据交互及模型整合。设计成果具有可视化的优势,可直观、形象地进行设计交底指导施工,为今后基于达索平台进行桥梁BIM设计提供借鉴,也可为多平台BIM设计提供指导。
项目概况
选取武襄十城际铁路DK418+300.00—DK426+600.00(武当山西站—王家庄隧道出口)作为BIM技术应用的试点,在此试验段完成综合多个专业的完整BIM设计。项目包括中间站(武当山西站)、线路、路基、桥梁10座(共3.5 km)、隧道6座(共约2.5m),约合正线长度8.3km。
项目中桥梁专业工作量较大,合计10座大中桥、1座框架桥、5座涵洞。10座大中桥内含有(40+72+40)m连续弯梁特殊结构、(6×32)m道岔连续梁特殊结构、武当山西1号多线桥(含正线、到发线、站台梁)大型复杂结构。框架桥和涵洞复杂结构,按类型可分为4座框架涵、2座盖板涵;按与线路方向交汇方式可分为3座斜交涵、3座正交涵。
技术实施
1技术路线
项目设计流程:(1)BIM设计标准、原则、规范确定;(2)创建参数化标准几何模型零件库;(3)搭建骨架模型;(4)模型装配;(5)碰撞检查;(6)反馈与调试;(7)工程量及工程出图;(8)模型轻量化、施工浏览及复核等。
2实施难点
(1)复杂几何模型创建方面,如(40+72+40)m连续弯梁变截面段梁底空间曲线创建,涵洞出入口翼墙、边坡、锥体和垂裙创建,空间三维线路骨架线创建等;
(2)几何模型属性赋予方面,包括材料属性、相关模型信息等;
(3)三维建模软件自动二维出图;
(4)满足EBS标准的自动工程算量。
3解决方案
(1)利用线路资料及自主开发的桥梁工程师软件中的线路数据文件,通过二次开发,将这些资料文件接入达索平台CATIA模块,自动生成线路骨架线。
(2)对复杂构件进行细化构建。创建参数化标准几何模型零件库,涵盖桥梁上、下部结构等各种标准零件类型(见图1)。在CATIA中,桥墩和桩基础可通过设置参数模块直接生成(见图2)。创建特殊结构零件,如(40+72+40)m连续弯梁等(见图3)。创建桥梁附属结构标准库,通过装配梁体和附属结构完成模型设计(见图4)。
(3)在TXO模块下进行属性定制和扩展,通过数据模型特殊化创建程序包、新建属性名、属性类型及其他信息。针对复杂结构,需要人为创建定制的类别属性,并对类别属性进行构件编号、构件类型、材料类型、工程数量等相关属性的扩展(见图5)。
(4)在CATIA的Drafting模块下,通过选择投影面自动出立面图,通过剖切线位置自动出剖面图,并且可设置图幅尺寸、线型颜色、宽度等。BIM出图的主要优点在于二维图根据三维模型修改自动更新。
(5)自动工程算量结合Engineering Rules Capture模块和CATIA Automation技术开发,目前所开发的代码是针对3Dpart零件级别,可实现装配产品下每个零件均有对应的工程数量结果。
(6)复杂结构的设计运用碰撞检查来核算,三维模型能很好地反映出二维图难以表达的情形,并能有效检查出构件的碰撞(见图6)。图6所示武当山西1号大桥到发线十堰台与梁体的碰撞,经核实是设计欠缺考虑,缺少曲线布置计算。通过这种方式,能有效对设计进行复核和检查,并能尽快反馈给设计者进行修改。
项目成果
1装配全桥
本项目根据线路专业提供的线路资料创建线路骨架线,然后根据线路骨架线创建墩台梁定位轴系,最后将梁体、桥墩、桥台、基础等参数化构件用轴系对轴系的方式装配全桥,如武当山西1号大桥(见图7)和潘凤沟大桥(见图8)。
武襄十城际铁路试点项目中,桥梁专业完成了全部BIM设计,BIM模型展示见图9。
2二维出图与工程量
设计完成的BIM模型可直接生成CAD二维图纸,用于指导施工。
工程量是项目采购与项目概预算的基础,也是项目投资管理的基础,BIM自动工程算量结合Engineering RulesCapture模块和CATIA Automation技术做开发,可实现装配产品下每个零件均有对应的工程数量统计结果,如武当山西2号中桥工程数量(见表1)。
结束语
BIM技术在武襄十城际铁路桥梁专业的成功应用具有以下意义:(1)桥梁专业完全基于达索平台进行建模设计,为实现多平台利用BIM进行设计提供借鉴指导价值;(2)与其他专业协同设计,推进新的沟通、协调方式;(3)通过项目的实施,加深掌握属性定制、自动算量、碰撞检查在BIM设计中的运用。