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第第頁常泰長江大橋主塔BIM正向設(shè)計(jì)在特大跨橋梁現(xiàn)有的BIM應(yīng)用中,建模方法復(fù)雜,建模過程與設(shè)計(jì)過程分離,大多屬于“施工圖翻?!?。從初步設(shè)計(jì)階段到施工圖設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)總體和細(xì)節(jié)改動(dòng)多,修改工作量巨大,對(duì)三維模型修改的便利性提出高要求。常泰長江大橋主航道橋主塔采用鉆石形空間四肢塔,錨固結(jié)構(gòu)為“鋼-核芯混凝土”新型錨固結(jié)構(gòu),空間關(guān)系復(fù)雜,常規(guī)二維設(shè)計(jì)難以滿足對(duì)設(shè)計(jì)精度和效率要求。結(jié)合常泰長江大橋主航道橋工程,基于Inventor軟件進(jìn)行斜拉橋主塔正向設(shè)計(jì)過程建模方法研究。其中,重點(diǎn)開展建模方法、參數(shù)化建模、模型聯(lián)動(dòng)控制、模型重復(fù)利用等研究工作,涵蓋初步設(shè)計(jì)到施工圖設(shè)計(jì)全周期,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-建模-出圖一體化。工程概況常泰長江大橋主航道橋方案采用雙塔公鐵兩用斜拉橋主塔兩側(cè)各設(shè)輔助墩及邊墩,主橋孔跨布置為(142+490+1176+490+142)m,全長2440m。常泰長江大橋主跨立面布置主塔采用“鋼-混凝土”混合空間四肢塔,中下塔柱為混凝土結(jié)構(gòu);上塔柱為“鋼-混凝土”組合結(jié)構(gòu)。錨固結(jié)構(gòu)為“鋼-核芯混凝土”新型錨固結(jié)構(gòu)。BIM建模方法常用的BIM建模方法有“自底向上”和“自頂向下”兩種?!白缘紫蛏稀苯J侵赶茸龊没緲?gòu)件(零部件),利用各個(gè)基本構(gòu)件之間的配合關(guān)系建立基本結(jié)構(gòu),再將多個(gè)基本結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)方案組成總體結(jié)構(gòu)。“自頂向下”建模是指先根據(jù)需求和設(shè)計(jì)意圖繪制結(jié)構(gòu)的總體方案,由總體方案的控制數(shù)據(jù)初定各個(gè)構(gòu)件尺寸進(jìn)行檢算,再根據(jù)檢算結(jié)果調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸并對(duì)構(gòu)件進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)。整體結(jié)構(gòu)模型建立建模方法初步設(shè)計(jì)階段,需對(duì)結(jié)構(gòu)的整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和比選并進(jìn)行初步的細(xì)部設(shè)計(jì)。在施工圖設(shè)計(jì)階段,需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì),以達(dá)到制造和施工要求。根據(jù)主塔設(shè)計(jì)特點(diǎn),對(duì)于主塔主體結(jié)構(gòu),采用“自頂向下”的建模方法,即先建立主塔整體結(jié)構(gòu)模型,再對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)化,以整體控制局部。建立主塔軸線根據(jù)景觀和結(jié)構(gòu)受力需求,本橋主塔選用鉆石形空間四肢塔。繪制主塔軸線并建立尺寸約束,即對(duì)幾何圖元的尺寸、距離、角度等創(chuàng)建尺寸約束,由尺寸約束自動(dòng)生成參數(shù),即主塔的控制高程和軸線控制尺寸等參數(shù),通過修改參數(shù)可對(duì)幾何圖元進(jìn)行修改。放樣整體模型在軸線的控制點(diǎn)處建立控制平面,在控制平面繪制控制截面;放樣生成主塔整體模型。整體模型生成后,后期可根據(jù)設(shè)計(jì)需求通過修改高程、間距、尺寸等參數(shù),對(duì)整體模型進(jìn)行快速調(diào)整。主塔建模過程截面比選常泰長江大橋主塔為鉆石形空間四肢塔,中上塔柱結(jié)合處將四肢合并為一個(gè)塔柱,故實(shí)現(xiàn)勻順過渡尤為重要。初步確定正八邊形截面和矩形大切角截面方案,分別進(jìn)行放樣。根據(jù)放樣結(jié)果進(jìn)行景觀效果對(duì)比,選擇正八邊形截面。幕墻細(xì)化示意圖模型衍生與聯(lián)動(dòng)橋塔整體模型基于方案設(shè)計(jì)需求和模型的宏觀把控,在建模過程中省去了細(xì)部構(gòu)造。在施工圖設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)工作將進(jìn)一步深化。為減小模型文件大小,節(jié)省計(jì)算空間,同時(shí)便于修改分別衍生混凝土細(xì)化模型和鋼結(jié)構(gòu)細(xì)化模型,作為主塔整體模型下級(jí)文件。衍生出的節(jié)段模型與整體模型具有一致性,為聯(lián)動(dòng)關(guān)系,修改上級(jí)整體模型,則下級(jí)節(jié)段模型隨之更新。由此實(shí)現(xiàn)上級(jí)模型整體控制,下級(jí)模型深入細(xì)化,上、下級(jí)模型保持聯(lián)動(dòng)形成聯(lián)動(dòng)模型組。設(shè)計(jì)過程中,通常需要多人協(xié)同設(shè)計(jì)。以往的二維設(shè)計(jì),若整體方案調(diào)整,則需要多方協(xié)調(diào)配合完成調(diào)整。在BIM正向設(shè)計(jì)中,將節(jié)段模型分配給各設(shè)計(jì)人員,只需修改整體模型,下級(jí)節(jié)段模型則聯(lián)動(dòng)更新既實(shí)現(xiàn)了負(fù)責(zé)人對(duì)設(shè)計(jì)模型的整體把控,又實(shí)現(xiàn)了多人協(xié)同參與設(shè)計(jì)工作,避免因溝通不當(dāng)而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)成果沖突。模型細(xì)化混凝土塔柱細(xì)化本橋塔肢為單室截面,采用幾何約束與尺寸約束相結(jié)合方式,幾何約束即在草圖幾何圖元上應(yīng)用約束來固定草圖的形狀或位置,如垂直、共線、平行等,繪制箱室截面,放樣生成箱室形狀,通過布爾運(yùn)算細(xì)化空心部分。其余細(xì)化部分通過放樣、倒角、修剪等操作實(shí)現(xiàn)。鋼塔柱細(xì)化鋼結(jié)構(gòu)部分構(gòu)造復(fù)雜,細(xì)節(jié)較多。為提高設(shè)計(jì)效率,按吊裝節(jié)段對(duì)上塔柱進(jìn)行劃分,以整體模型衍生模型為控制輪廓;采用幾何關(guān)系約束原則,作出加勁肋、隔板等板件輪廓,以節(jié)段輪廓控制板件尺寸、定位;放樣隔板、加勁肋等細(xì)部構(gòu)造實(shí)體,建立節(jié)段詳細(xì)模型。襄陽東站整合模型在設(shè)計(jì)中,當(dāng)上塔柱截面尺寸發(fā)生變化,只需修改整體模型中上塔柱尺寸,其余衍生節(jié)段模型自動(dòng)更新為修改后的尺寸。因加勁肋、隔板等板件草圖通過幾何關(guān)系與節(jié)段輪廓約束,板件位置、尺寸自動(dòng)適應(yīng)截面的變化,無需進(jìn)行其他修改。建模方法本橋錨固結(jié)構(gòu)采用新型“鋼-核芯混凝土”錨固,外壁為鋼結(jié)構(gòu)橋塔,中間為核芯混凝土,斜拉索通過鋼錨箱交叉錨固于核芯混凝土上。本橋單個(gè)塔共78對(duì)斜拉索,每根斜拉索對(duì)應(yīng)一個(gè)錨固結(jié)構(gòu)。錨固結(jié)構(gòu)的尺寸、位置與斜拉索空間角度、斜拉索規(guī)格等息息相關(guān),在整個(gè)設(shè)計(jì)周期內(nèi)隨著拉索參數(shù)的變化而變化,其中涉及參數(shù)多、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜。采用BIM進(jìn)行參數(shù)化建模,能有效適應(yīng)設(shè)計(jì)過程中的拉索調(diào)整和空間碰撞問題。若采用“自頂向下”的建模方式,所有錨固結(jié)構(gòu)均在一個(gè)模型中建立,該模型中需要設(shè)置大量參數(shù),對(duì)建模和后期修改極為不便。另外,錨固結(jié)構(gòu)與主塔

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