CN104573200A - 基于bim的内河码头桩基碰撞调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的内河码头桩基碰撞调整方法，通过Revit平台对码头桩基进行三维建模，然后根据三维模型进行桩基碰撞调整，得到调整后的桩基。采用本发明的方法调整桩基，可自由灵活地实现避让调整，避免桩基碰撞，可提高设计效率与设计质量，并可有效避免因桩基碰撞引起的返工或者废弃工程，提高了施工效率和工程质量。

Description

基于BIM的内河码头桩基碰撞调整方法

技术领域

本发明涉及BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术，具体是一种Revit（Autodesk公司一套系列软件的名称）平台的内河码头桩基碰撞三维可视化操作调整方法。

背景技术

中国是一个多河流的国家，内河航道通航里程位居世界第一。内河航运是国家战略性基础产业，内河航运具有占地少、成本低、能耗小、污染轻、运能大、效益高等六大优势，是综合运输体系中发展的重点，是典型的资源节约型、环境友好型的产业体系。随着国家相关部门对水运行业的进一步高度重视，我国将进入内河水运大规模开发时期，在此背景下，内河码头建设数量势必迅猛增加。

与重力式码头相比，桩基码头夯进地基土体部分桩基与土体产生较大摩擦力可以提高码头的竖向承载力，桩基前土体的被动土压力可以提高码头的水平抗滑力，因此稳定性好、自重轻、工程量小、工程造价经济，目前已成为内河码头的主要形式。

在内河码头的建设过程中，出于不同的作用考虑往往要布置不同桩径的直桩、水平桩与斜桩，在设计过程中，要结合桩基的承载能力，以及实际的布桩环境来进行设计，因此桩基布置是一个非常复杂且十分重要的内容，如何最大限度的利用内河码头基础空间，合理规划桩基布置，提高内河码头整体稳定性能是其桩基设计布置的重点与难点。

由于内河码头布桩量较多，在其桩基布置设计中，经常会发生桩基碰撞的情况，由于桩基碰撞会改变桩基承载能力，使其不满足承载要求，在《港口工程桩基规范》JTS 167-4-2012中明确规定不能出现桩基碰撞情况，因此对于内河码头设计来说，必须对桩基碰撞进行调整，该过程需要耗费大量的时间与精力，严重影响工程进度与效率，是重复性的劳动，并且直接影响到工程设计的成果质量。目前，内河码头设计的成果多为二维平面图形式，设计人员在进行桩基碰撞检查时，必须结合立面图与剖面图发挥三维空间想象能力，不仅工作困难，工作量大，而且容易出错，导致重复返工。

BIM技术是利用开放的行业标准，对建筑的具体信息与功能特性进行数字化表现以及参数化控制的前沿技术，可以为具体项目决策提供支持，有利于更好地实现项目价值，BIM技术将所有建筑相关信息数字化集成在一个逻辑有序的数据组织里，通过数值参数完成对所有建筑相关信息的储存、协作、修改，是对建筑工程对象的完整描述，可为建筑工程所有参与方提供详细、系统的建筑特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM的内河码头桩基碰撞调整的方法，该方法基于BIM技术，通过Revit平台来实现码头桩基三维建模，在三维可视化操作的基础上，通过自动的方法来调整桩基布置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于BIM的内河码头桩基碰撞调整方法，通过Revit平台对码头桩基进行三维建模，然后根据三维模型进行桩基碰撞调整，得到调整后的桩基，具体调整方法如下：

1）桩基碰撞检测

截取桩基部分三维模型，在Revit平台内进行碰撞检测，生成最先检测出的一对碰撞桩基的基本信息，包括这对桩基的型号、规格、尺寸、材质和桩径所受竖向承载力；

确认是否有相互碰撞桩基，如果没有相互碰撞桩基，则桩基碰撞调整完成，如果有相互碰撞桩基，则继续执行步骤2）；

2）判断待调整桩基

设桩基碰撞检测中最先检测出的一对桩基为P1、P2，根据调整桩基原则确定待调整桩基：

比较P1、P2的桩径大小，桩径大的桩基不动，调整桩径小的桩基；

如果P1、P2的桩径大小相同，比较P1、P2所受竖向承载力大小，所受竖向承载力大的桩基不动，调整所受竖向承载力小的桩基；

如果P1、P2的桩径大小与所受竖向承载力都相同，比较P1、P2与竖直方向夹角大小，与竖直方向夹角小的桩基不动，调整与竖直方向夹角大的桩基；

3）确定调整前待调整桩基两端中心点坐标以及桩基中心线

在Revit平台里拾取待调整桩基两端端点，假设待调整桩基距离承台更近的一端的端点断面中心点为点A，距离承台更远一端的端点断面中心点为点B，确定点A（x_A、y_A、z_A）、点B（x_B、y_B、z_B）坐标，连接A、B两点确定桩基中心线l_AB；

4）获取待调整桩基转动方向以及安全转动角度

假设P1、P2相交于O点，则由点A、点B、点O共同组成平面AOB，待调整桩基在平面AOB内转动；

假设这对待调整桩基中，不需进行调整的桩基远离承台端端点为D,若由点B转向点D的方向为顺时针，则待调整桩基的转动方向为顺时针，若由点B转向点D的方向为逆时针，则待调整桩基的转动方向为逆时针；

假设点B恰好移动至点B’’时为两桩基发生相互碰撞的临界状态，令点B到B’’的长度为s’，令预留的两桩基之间不发生相互碰撞时的安全长度为s’’，s’’取桩基直径的两倍，桩基安全转动角度满足以下关系：

式中，为待调整桩基转动端点在调整前后的位移；为桩基安全转动角度；为待调整桩基长度；

5）待调整桩基距离承台更近的一端端点A不动，另一端按照步骤4）确定的转动方向以及安全转动角度进行调整，调整至B’（x_B’、y_B’、z_B’）；

6）确定待调整桩基调整后的控制基点

调整后，待调整桩基点A保持不变，点B转动至B’（x_B’、y_B’、z_B’）；

桩基调整后的控制基点B’满足以下计算关系：

7）重绘桩基

连接AB’，得到调整后的桩基，删除原有的桩基，并返回执行步骤1）。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明可自由灵活地实现避让调整，避免桩基碰撞，可提高设计效率与设计质量，并可有效避免因桩基碰撞引起的返工或者废弃工程，提高了施工效率和工程质量。

附图说明

图1是本发明桩基调整前示意图。

图2是本发明桩基调整后示意图。

图3是本发明桩基转动方向示意图。

图4是本发明桩基拾取断点示意图。

图5是本发明桩基碰撞调整的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明一种基于BIM的内河码头桩基碰撞调整的方法，是在创建内河码头桩基BIM模型的基础上自动调整桩基；创建BIM模型为在Revit平台上建立包括建筑部分与细部结构部分等综合的内河码头桩基三维模型，

更进一步说，创建BIM模型是在Revit平台中建立的包括上层承台与码头结构部分，以及承台下部的桩基部分的综合信息模型，具体步骤如下：

1）根据实际项目结构设计，在Revit平台中确定基准标高，然后在三视图中采用拉伸、放样、旋转等功能以及各功能组合完成建筑部分，包括承台、挡土墙、胸墙、桩基部分族的创造与建立，并通过参数控制这些族的尺寸、数量、材质、位置、重量属性，然后将这些族基于工作参照平面添加进项目模型里，完成内河码头建筑部分三维模型的建立；

2）根据实际项目结构设计，在Revit平台中确定参照层，然后在三视图中采用拉伸、放样融合、掏空、阵列、旋转等功能以及各功能组合完成细部结构部分，包括护舷、轨道梁、桩基、电力管线的族的创造与建立，并通过参数控制这些族的尺寸、数量、材质、位置、重量属性，然后将这些族基于工作参照平面添加进项目模型里，完成内河码头建筑部分三维模型的建立。

所述自动调整是基于碰撞检测报表，自动判定调整管线及调整范围的过程，所述碰撞检测报表至少包含每一对碰撞桩基的编号信息，再根据编号调用对应碰撞桩基的相关信息，具体实现过程如下：

1）桩基碰撞检测

截取桩基部分三维模型，在Revit平台内进行碰撞检测，生成桩基碰撞检测报告，并在检测报告中输出最先检测出那对碰撞桩基的基本信息，包括这对桩基的型号、规格、尺寸、材质、桩径所受竖向承载力。

确认是否有相互碰撞桩基，如果没有相互碰撞桩基，则桩基碰撞调整完成，如果有相互碰撞桩基，则进入自动判断需调整桩基流程；

2）自动判断待调整桩基

将桩基碰撞检测报告中最先检测出的一对桩基作为研究对象,并分别编号为P1、P2。按以下流程确定待调整桩基：

比较P1、P2的桩径大小，桩径大的桩基不动，调整桩径小的桩基；

如果P1、P2的桩径大小相同，比较P1、P2所受竖向承载力大小，所受竖向承载力大的桩基不动，调整所受竖向承载力小的桩基；

如果P1、P2的桩径大小与所受竖向承载力都相同，比较P1、P2与竖直方向夹角大小，与竖直方向夹角小的桩基不动，调整与竖直方向夹角大的桩基。

3）确定待调整桩基调整前两端中心点坐标以及桩基中心线

在Revit平台里拾取待调整桩基两端，假设桩基距离承台端距离更近的一端的端点断面中心点为点A，距离承台更远一端的端点断面中心点为点B，确定点A（x_A、y_A、z_A）、点B（x_B、y_B、z_B）坐标，连接A、B两点确定桩基中心线l_AB；

4）获取待调整桩基转动方向以及安全转动角度

假设P1、P2相交于O点，则由点A、点B、点O共同组成平面AOB，待调整桩基就在平面AOB内转动。

假设在这对研究对象中，不需进行调整桩基远离承台端端点为D,若由点B转向点D的方向为顺时针，则待调整桩基的转动方向为顺时针，若由点B转向点D的方向为逆时针，则待调整桩基的转动方向为逆时针。

如图4所示，假设桩基远离承台端端点B恰好移动至点B’’时为两桩基发生相互碰撞的临界状态，令点B到B’’的长度为s’，令预留的安全长度为s’’，s’’取桩基直径的两倍,根据图4关系，桩基安全转动角度满足以下关系：

式中，为待调整桩基转动端点在调整前后的位移；为桩基安全转动角度；为待调整桩基长度。

5）待调整桩基距离承台更近的一端点A不动，另一端按照步骤4）确定的      转动方向以及安全转动角度进行调整，得到B’（x_B’、y_B’、z_B’）；

6）确定待调整桩基调整后的控制基点

调整后，待调整桩基点A保持不变，点B转动至B’（x_B’、y_B’、z_B’）；

根据图4所示几何关系，可知桩基调整后的控制基点B’满足以下计算关系：

6）重绘桩基

连接AB’，得到调整后的桩基，删除原有的桩基从而达到避让效果，并返回执行步骤1）。

本发明适用于各种基于BIM技术的三维辅助设计平台，在以BIM为基础的三维可视化操作基础上，本发明技术方案可以根据内河码头建筑的三维模型，根据桩基碰撞检测报告，自动进行桩基碰撞调整，提高设计质量与设计效率，具有值得推广的价值与意义。

Claims (3)

1.一种基于BIM的内河码头桩基碰撞调整方法，其特征在于：通过Revit平台对码头桩基进行三维建模，然后根据三维模型进行桩基碰撞调整，得到调整后的桩基，具体调整方法如下：

1）桩基碰撞检测

截取桩基部分三维模型，在Revit平台内进行碰撞检测，生成最先检测出的一对碰撞桩基的基本信息；

确认是否有相互碰撞桩基，如果没有相互碰撞桩基，则桩基碰撞调整完成，如果有相互碰撞桩基，则继续执行步骤2）；

2）判断待调整桩基

设桩基碰撞检测中最先检测出的一对桩基为P1、P2，根据调整桩基原则确定待调整桩基；

3）确定调整前待调整桩基两端中心点坐标以及桩基中心线

在Revit平台里拾取待调整桩基两端端点，假设待调整桩基距离承台更近的一端的端点断面中心点为点A，距离承台更远一端的端点断面中心点为点B，确定点A（x_A、y_A、z_A）、点B（x_B、y_B、z_B）坐标，连接A、B两点确定桩基中心线l_AB；

4）获取待调整桩基转动方向以及安全转动角度

假设P1、P2相交于O点，则由点A、点B、点O共同组成平面AOB，待调整桩基在平面AOB内转动；

假设这对待调整桩基中，不需进行调整的桩基远离承台端端点为D,若由点B转向点D的方向为顺时针，则待调整桩基的转动方向为顺时针，若由点B转向点D的方向为逆时针，则待调整桩基的转动方向为逆时针；

假设点B恰好移动至点B’’时为两桩基发生相互碰撞的临界状态，令点B到B’’的长度为s’，令预留的两桩基之间不发生相互碰撞时的安全长度为s’’，s’’取桩基直径的两倍，桩基安全转动角度满足以下关系：

式中，为待调整桩基转动端点在调整前后的位移；为桩基安全转动角度；为待调整桩基长度；

5）待调整桩基距离承台更近的一端端点A不动，另一端按照步骤4）确定的转动方向以及安全转动角度进行调整，调整至B’（x_B’、y_B’、z_B’）；

6）确定待调整桩基调整后的控制基点

调整后，待调整桩基点A保持不变，点B转动至B’（x_B’、y_B’、z_B’）；

桩基调整后的控制基点B’满足以下计算关系：

7）重绘桩基

连接AB’，得到调整后的桩基，删除原有的桩基，并返回执行步骤1）。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的内河码头桩基碰撞调整方法，其特征在于：步骤1）所述的最先检测出的一对碰撞桩基的基本信息，包括这对桩基的型号、规格、尺寸、材质和桩径所受竖向承载力。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的内河码头桩基碰撞调整方法，其特征在于：步骤2）所述的确定待调整桩基的原则如下：

比较P1、P2的桩径大小，桩径大的桩基不动，调整桩径小的桩基；

如果P1、P2的桩径大小相同，比较P1、P2所受竖向承载力大小，所受竖向承载力大的桩基不动，调整所受竖向承载力小的桩基；

如果P1、P2的桩径大小与所受竖向承载力都相同，比较P1、P2与竖直方向夹角大小，与竖直方向夹角小的桩基不动，调整与竖直方向夹角大的桩基。