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基于BIM技术的钢桁架拱桥设计及信息管理研究
| 论文题名： | 基于BIM技术的钢桁架拱桥设计及信息管理研究 |
| 关键词： | 钢桁架拱桥;三维设计;全寿命管理;建筑信息模型 |
| 摘要： | 目前，BIM(建筑信息模型)的应用已逐渐从建筑领域扩展到市政、交通、水利等领域，但在桥梁工程中的应用和研究还很少见。由于钢桁架拱桥的设计复杂，施工难度大，异型构件众多，信息庞杂，其高效设计和有效的信息管理具有桥梁工程的典型性，本文开展基于BIM技术的钢桁架拱桥设计及信息管理研究。以天府新区北京西段锦江桥为背景工程，采用突破传统设计方法的三维结构设计方法进行设计，通过有限元计算分析获得性能信息，并对结构和性能信息进行分类和管理。 将国际上的建筑业信息分类体系ISO12006-2、Uniclass、OmniClass和我国CBIMS(中国建筑信息模型标准)分类体系进行比较，发现各体系均基本覆盖或力图覆盖建筑生命周期内所有信息，而各体系具体分类表在ISO12006框架下互有借鉴和融合。为实现桥梁BIM设计及信息管理，根据我国建筑信息分类体系中的建设成果、建设资源和建设进程三类分类对象，提出以“结构实体”、“结构性能”和“生命周期”三维度集成的桥梁工程信息模型空间。将其中的实体结构信息进一步拆分为体系信息和构件信息，以实现结构信息的标准化组织，同时服务于结构三维设计。分析基于BIM平台的三维设计和传统二维设计的差异，阐述桥梁工程三维设计的必要性。通过实体模型等级深度的定义，划分参数控制线等级，构件族库的标准化建立维护等措施，实现钢桁架拱桥的高质量参数化设计和高效率协同设计。 在面向结构性能的钢桁架拱桥的BIM信息管理中，首先通过有限元分析获得结构挠度、内力和应力等典型原始性能信息，然后根据我国建筑信息分类和编码体系，以文本、图形、原始数据等形式实现原始性能信息的分解。但这些信息难以直接集成到信息模型空间中，因此提出以名义安全度和安全度等级作为指标表征性能信息的方法，并应用于背景工程。以关键构造拱铰的技术设计为例，采用基于BIM的三维结构设计方法，并根据赫兹理论和有限元分析获得拱铰性能差异信息，并采用名义安全度等指标表征拱铰性能差异信息。通过拱铰的应用实践，进一步体现BIM信息组织需同时面向结构实体和结构性能的特点。 对于以结构和性能为核心的钢桁架拱桥全寿命信息管理，分析其从规划设计、施工及运营维护各阶段信息的流动。并构建以结构和性能为核心钢桁架拱桥全寿命信息管理理论模型，以吊杆的结构损伤和抗力衰减为例进行实例模拟。吊杆分析实例表明本文所构建的理论模型是可行的，同时表明以名义安全度等指标表征性能信息的方法，可以实现钢桁架拱桥全寿命性能信息管理。 |
| 作者： | 陈莎莎 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 何畏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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