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BIM如何用于桥梁设计？张家口BIM案例告诉你

发布于：2021-05-21 16:51:41

首页/BIM专题

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本次在对太子城互通式立交桥梁设计实施BIM设计时需要使用到Catia建模，按照软件的特点和优势实施科学化建模，下文将着重叙述在桥梁设计中BIM技术的合理应用。

构造BIM参数化模型

首先分析该桥梁的结构特征：①主桥梁处于圆弧段部位，且主梁左边幅度明显变宽；②拉索锚固的空间较小，锚固有多种形式。③桥梁中需要使用的构件类型较多，每个部位之间存在着较为复杂的逻辑关系。④风嘴是复杂的曲面设计。根据桥梁特点和所收集到的实际数据构造BIM模型，通过BIM技术对参数进行模拟，将其导入到整体图纸之中，并对模型参数进行计算。计算内容包括局部和整体两类模型计算，利用计算机技术简化桥梁结构之后再进行数据模拟计算，可以提升数据传递质量以及数据互通性。在进行正向设计时按照桥梁结构的特点将不同模块和结构的设计任务下发给其他设计人员，具体可以分为道路中心线设计即总体设计，钢箱梁设计、索塔设计、斜拉索设计、引桥设计。

利用BIM进行索塔设计

索塔立面为椭圆形，一共分为12个节段，处于对称布置的状态，截面为变截面五边形。通过BIM设置参数，建立模板，能够实现复杂三维造型的桥塔及其内部肋板的参数化设计，为桥梁设计质量的提升提供重要保障。在索塔设计建模过程均采用正向设计的思路，可以确保设计逻辑清晰，提高索塔设计效率。

利用BIM进行拉索锚固方案设计

在进行拉索锚固设计的过程中需要重视锚固方式会给索塔外部形态所产生的影响，需要保证设计方案的美观性和实用性。因此在进行锚固方式设计时首先选择锚箱方案，并在此方案基础上构建了三维模型，在对三维模型进行分析时发现索塔内部的空间较小，难以提供有效的张拉空间，无法满足桥梁的实际需求，因此最后确定耳板方案[5]。在确定方案后针对耳板的形状实施了优化，在保证符合桥梁结构需求的基础上减小耳板尺寸，防止耳板给桥梁整体外观造成不利影响，同时也可以防止拱塔内部的钢板出现碰撞或者冲突的问题。耳板形状在设计时会根据耳板定位角度α进行调整，首先利用BIM技术中的程序批量计算该定位，按照大小对数据实施排序，并选出最大值和最小值，将耳板设计中四种形式，根据角度值测试不同耳板形状。通过将拉索角度与耳板形状参数的关联，实现拾取拉索线自动匹配耳板型号，无需通过人工计算比选，大幅提高了耳板的设计效率。

在拉索梁端锚固设计时选择锚箱形式，将锚箱约束到钢箱梁顶板与腹板上，所有锚箱构件的尺寸仅由锚固点的位置自动计算得出，无需任何手动计算，极大地提高了设计效率。通过运行知识工程脚本，将拉索模板批量实例化形成拉索系，根据正向设计的方式对建立拉索体系，将拉索体系参数化，对该体系中的各项参数实施批量调整，对定位轴系进行调整以达到改变索塔和拉索体系位置的目的，同时也可以自动计算出拉索耳板形状和锚箱形状，减少了工作人员的工作量。

利用BIM进行主梁设计

在CATIA中通过参数完全约束钢箱梁构件尺寸及位置，制作钢箱梁标准阶段。通过建立全参数化钢箱梁节段模板，对整个主梁批量实例化，只需更改对应参数表格，对应的三维模型随之变化，减少了变更的工作量。将梁体截面完全参数化，制作标准节段，方便其他相似形式的主梁直接应用。

利用BIM技术进行碰撞检查

因为索塔内部空间较小，通过建立BIM模型在前期设计过程中及时发现索塔内部板件的碰撞问题，通过旋转横隔板角度、缩小耳板加劲肋尺寸等方式尽量减少构件间的碰撞冲突。本桥处于道路圆曲线上且左幅变宽，拉索对净空的影响很难直接通过计算得到，需要建立精准的拉索三维模型与桥上行车净空进行碰撞检测。通过在横桥向调整拉索锚固点的位置来解决拉索与净空的冲突问题。