CN104715115A - 利用bim实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置。该方法包括：根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式；对钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；根据分析的结果设计缆索吊的三维模型；将缆索吊的三维模型导入钢桁拱桥的模型和地形环境中；根据缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整缆索吊的三维模型。本发明的该设计方法及装置，以通过三维模型为钢桁拱桥梁提供直观立体的设计数据，且进一步确保数据的准确性，为钢桁拱桥梁的建设提供便利。

Description

利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置。

背景技术

随着桥梁建设技术的不断发展，大跨度桥梁正以日新月异的态势快速涌现，而钢桁拱桥因其比预应力砼桥有着更好的跨域能力而被广泛采用。

钢桁拱桥的设计、架设及施工方法的选择过程中，不仅要考虑桥梁形式、跨度、宽度，交通、设备、工期及造价等因素，还需要考虑桥梁所位于的水文、地质、地形等地形地貌条件。

钢桁拱桥梁的设计过程中，不仅要考虑钢桁拱桥梁的主体结构，还需要对钢桁拱桥梁的辅助设施进行设计，相关技术中对钢桁拱桥梁的辅助设施进行设计的主要方式是形成二维图纸，以二维图纸呈现辅助设施的设计结构，直观立体性较差，而且二维图纸中通过二维图形表示桥梁结构，若数据出现偏差，难以发现，可见相关技术中钢桁拱桥的设计方式难以为钢桁拱桥梁的建设提供准确的数据支持，为钢桁拱桥梁建设带来不便。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置，以通过三维模型为钢桁拱桥梁提供直观立体的设计数据，且进一步确保数据的准确性，为钢桁拱桥梁的建设提供便利。

第一方面，本发明实施例提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法，包括：根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和所述钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，所述结构样式包括：吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；对所述钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型；将所述缆索吊的三维模型导入所述钢桁拱桥的模型和地形环境中；根据所述缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整所述缆索吊的三维模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型包括：提取钢管参数，所述钢管参数包括：管壁参数和钢管倒角参数；根据所述钢管参数建立钢管的实体模型；在所述钢管的实体模型上设置附加实体；采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：采用如下方式建立扣索系统施工设计模型：以扣塔为起点，所述钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立所述钢桁拱桥的各个扣索模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，建立扣塔模型包括：根据所述钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，所述扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；确定所述扣塔的设立位置；根据所述扣塔设立位置处的交接墩墩顶高度确定所述扣塔的高度；根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型；在所述扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在所述扣塔骨架模型内。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型包括：根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，所述竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计装置，包括：缆索吊结构确定模块，用于根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和所述钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，所述结构样式包括：吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；分析模块，用于对所述钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；缆索吊模型设计模块，用于根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型；模型导入模块，用于将所述缆索吊的三维模型导入所述钢桁拱桥的模型和地形环境中；模型调整模块，用于根据所述缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整所述缆索吊的三维模型。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述模型调整模块包括：参数提取单元，用于提取钢管参数，所述钢管参数包括：管壁参数和钢管倒角参数；实体模型建立单元，用于根据所述钢管参数建立钢管的实体模型；附加实体设置单元，用于在所述钢管的实体模型上设置附加实体；最终实体模型获取单元，用于采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；三维模型获取单元，用于将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：扣索系统模型设计模块，用于采用如下方式建立扣索系统施工设计模型：以扣塔为起点，所述钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立所述钢桁拱桥的各个扣索模型。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述扣索系统模型设计模块包括：扣塔选取单元，用于根据所述钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，所述扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；扣塔位置确定单元，用于确定所述扣塔的设立位置；扣塔高度确定单元，用于根据所述扣塔设立位置处的交接墩墩顶高度确定所述扣塔的高度；扣塔骨架模型建立单元，用于根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型；组件设置单元，用于在所述扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在所述扣塔骨架模型内。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述扣塔骨架模型建立单元包括：第一模型建立子单元，用于根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，所述竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；第二模型建立子单元，用于建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；拼装子单元，用于将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。

本发明中的利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置，根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，并通过对锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析设计缆索吊的三维模型，且根据缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整缆索吊的三维模型，从而使缆索吊的三维模型更符合设计需。本发明中通过三维模型为钢桁拱桥梁提供直观立体的设计数据，且进一步确保数据的准确性，为钢桁拱桥梁的建设提供便利。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例中利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法的流程图；

图2示出了本发明实施例中利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例中钢管的结构示意图；

图4-图9示出了本发明实施例中钢管模型的建立过程示意图；

图10-图15示出了本发明实施例中联结系模型的建立过程示意图；

图16示出了本发明实施例中缆索吊BIM模型导入桥梁详细模型和地形环境后的效果示意图；

图17-图20示出了本发明实施例中扣塔模型的建立过程示意图；

图21-图25示出了本发明实施例中扣索地垄及扣索连接器模型的建立过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法，如图1所示主要处理步骤包括：

步骤S11：根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，结构样式包括：吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；

步骤S12：对钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；

步骤S13：根据分析的结果设计缆索吊的三维模型；

步骤S14：将缆索吊的三维模型导入钢桁拱桥的模型和地形环境中；

步骤S15：根据缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整缆索吊的三维模型。

本发明中的利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法，根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，并通过对锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析设计缆索吊的三维模型，且根据缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整缆索吊的三维模型，从而使缆索吊的三维模型更符合设计需。本发明中通过三维模型为钢桁拱桥梁提供直观立体的设计数据，且进一步确保数据的准确性，为钢桁拱桥梁的建设提供便利。

本发明中，根据分析的结果设计缆索吊的三维模型包括：提取钢管参数，钢管参数包括：管壁参数和钢管倒角参数；根据钢管参数建立钢管的实体模型；在钢管的实体模型上设置附加实体；采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。

进一步，该方法还包括：采用如下方式建立扣索系统施工设计模型：以扣塔为起点，钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立钢桁拱桥的各个扣索模型。

建立扣塔模型包括：根据钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；确定扣塔的设立位置；根据扣塔设立位置处的交接墩墩顶高度确定扣塔的高度；根据扣塔的设立位置、扣塔的高度建立扣塔骨架模型；在扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在扣塔骨架模型内。

根据扣塔的设立位置、扣塔的高度建立扣塔骨架模型包括：根据扣塔的设立位置、扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。

本发明实施例还提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的装置，如图2所示，主要包括：

缆索吊结构确定模块21，用于根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，结构样式包括：吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；

分析模块22，用于对钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；

缆索吊模型设计模块23，用于根据分析的结果设计缆索吊的三维模型；

模型导入模块24，用于将缆索吊的三维模型导入钢桁拱桥的模型和地形环境中；

模型调整模块25，用于根据缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整缆索吊的三维模型。

上述装置中，模型调整模块25包括：参数提取单元，用于提取钢管参数，钢管参数包括：管壁参数和钢管倒角参数；实体模型建立单元，用于根据钢管参数建立钢管的实体模型；附加实体设置单元，用于在钢管的实体模型上设置附加实体；最终实体模型获取单元，用于采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；三维模型获取单元，用于将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。

本发明的该装置还包括：扣索系统模型设计模块，用于采用如下方式建立扣索系统施工设计模型：以扣塔为起点，钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立钢桁拱桥的各个扣索模型。

在扣索系统模型设计模块包括：扣塔选取单元，用于根据钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；扣塔位置确定单元，用于确定扣塔的设立位置；扣塔高度确定单元，用于根据扣塔设立位置处的交接墩墩顶高度确定扣塔的高度；扣塔骨架模型建立单元，用于根据扣塔的设立位置、扣塔的高度建立扣塔骨架模型；组件设置单元，用于在扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在扣塔骨架模型内。

扣塔骨架模型建立单元包括：第一模型建立子单元，用于根据扣塔的设立位置、扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；第二模型建立子单元，用于建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；拼装子单元，用于将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。

以下将结合纳界河大桥为例，具体说明利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法。

(1)方案确定

纳界河大桥全桥钢拱肋、拱上立柱及钢混结合梁的假设采用缆索吊机方案，缆索吊机索塔和拱肋扣塔分离。塔架形式及高度根据钢拱肋、拱上立柱及钢混结合梁的节段重量、安装高度，并结合桥址处地形、桥梁结构形式来确定：2组吊机的额定起重量50T/组(包括天车及起重设备、扁担梁等)，主跨跨度454m，索塔高度为107.5m。

(2)结构受力分析

同济大学桥梁工程系根据《纳界河特大桥临时架空索道索塔结构设计》完成了地垄结构锚固性能、塔架结构稳定受力，塔架结构地基承载力，塔架基础的受力及抗颠覆、抗滑移性能验算工作，《纳界河特大桥临时架空索道索塔结构设计》各项指标均满足相关规范、标准要求。

(3)详细结构设计

基于分析计算结果，进行索塔等结构的详细设计以及三维建模。林织桥缆索吊为组合式索塔，它由索塔管结构、索塔万能杆件横梁及索塔塔顶分配梁三部分组成。且为门式结构，两立柱为钢管桁架，横梁及横联系为万能杆件组拼。钢管之间用万能杆件组拼的联结系联结，钢管顶部设钢管顶分配梁，该分配梁由钢管顶纵梁、钢管顶横梁及联结系组成。分配梁上承接万能杆件横梁，该横梁采用万能杆件标准件组拼而成。万能杆件横梁上设塔顶分配梁，该分配梁分为上下两层，下层为纵梁，上层为轨道梁(索鞍导轨)。轨道梁上设索鞍。

如图3示出了钢管的结构示意图，主要包括钢管主体、连接板、加劲肋及法兰盘。

1)钢管建模思路

为了便于后期修改及管理，采用多几何体建模，按照结构特点对模型进行拆分。在对图纸及模型综合分析的基础上，选取典型钢管结构，采用以下方法对各个部分建模。

2)如图4所示，提取关键参数，包括管长、壁厚及管径；外倒角宽、外倒角长、内倒角角度及内倒角长度等。

3)如图5所示，绘制关键截面草图得到基本实体。

4)如图6所示，利用旋转镜像等方式得到附加实体。

5)如图7所示，采用布尔操作得到最终实体。

6)如图8所示，采用取消激活得到其余类型钢管。

7)如图9所示，每肢钢管均采用万能杆件用节点板联结，节点板要先焊接在钢管上。

联结系的建立

联结系采用吊装，与钢结系的时候，万能杆件都是成对的，此时最好将两个成对的万能杆件放在一个组件中，之后直接对此组件进行复制、阵列。这样做还有一个好处是方便修改，当做完后发现有些与此成对的万能杆件成组安装的部件没有安装，那么此时只需要在其中一个组件中添加这些部件，则所有由此组件复制、阵列出来的组件都会添加上这些部件。钢管联结系中联结系B由于比较长，在吊装的时候是分为三个部分进行吊装的，先是吊装两边部分安装完成后，再吊装中间部分。所以在做联结系B的时候，在总装下建立左中右三个子组件。联结系B每两个节段的结构除两端有微小差异外，其它节段都是相同的，故只需对其中两个节段进行建模，之后进行复制取用，两端稍加修即可。

如图10所示，只需修改其中一个子组件中的内容，则复制或自定义多实例化取用的子组件中都同时修改了。

联结系基本是由万能杆件(节点板、型钢)组拼而成。联结系B基本可由这一个节段通过复制、实例化微调得到，故先组拼如图11所示的节段，然后将其复制、实例化最终组拼成联结系B。

如图12所示，，联结系B分三部分进行吊装，先吊装两端部分，最后吊装中间部分，故将其放入三个组件中。

如图13及图14所示，对于A、C联结系，要先吊装其四面的斜撑，中间部分是现场组装。且A连接系下层结构与C连接系一样，建模时可只建A连接系，C连接系只需删除A连接系上层结构即可。可以所以将其分放于5个组件中，以便仿真应用。C连接系的结构如图15所示。

(4)缆索吊BIM模型验证

如图16所示，将整个缆索吊BIM模型导入桥梁详细模型和地形环境中，验证缆索吊设计方案。

扣挂系统深化设计及优化

扣挂系统由扣塔、扣锚索体系、扣索地垄等组成。

(1)、扣塔

扣塔立于纳界河特大桥T构交接墩墩顶，扣塔结构中心距尺寸为4.6(顺桥向)X4(横桥向)m。扣塔为门式桁架结构，主立柱采用焊接H型钢，各立柱之间采用斜撑和联结系进行连接；为方便运输及组拼，各构件均采用螺栓连接。

整个扣塔的建模思路是先建立扣塔骨架，根据骨架完成各组件模型，最后再将组件模型装备到整体骨架上，具体过程如下。

如图17所示，建立扣塔骨架模型，涉及的主要参数包括：中心平面离底板距离、扣塔沿线路中心线分布离中心点距离、典型节段高度、起点终点离截面交点距离、侧边点距离及平面侧边点距离。

如图18所示，使用模板设计建立竖杆(包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔)模板，以竖杆骨架先为输入条件，分别调入模板，完成竖杆三维模型。

如图19所示，采用同样的方法建立横杆及斜撑杆的杆件模板，以扣塔总骨架为输入条件，加入连接板、拼接板，分别实例化横杆及斜撑杆，完成各类杆件模型。

如图20所示，将以上各节段杆件进行拼装，形成扣塔的最终模型。

(2)、扣锚索体系

扣锚索体系由扣锚梁、扣索、锚索及扣索联结器组成。全桥共有14对扣索、14对锚索，林歹岸和织金岸各7对扣锚索；全桥共28个扣锚梁，每岸各14个，扣锚梁和扣塔采用螺栓连接，扣锚梁采用Q345B钢板组焊而成。扣索联结器为扣索与拱肋连接的重要结构，采用高强螺栓与拱肋进行连接，其结构由Q345B钢板组焊而成。

如图21所示，根据扣塔骨架的空间点位，确定扣锚索各定位点的空间精确位置。

如图22所示，扣锚索骨架线的建立后，以扣塔为起点，桥梁两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，完成扣塔及扣锚索模型。最终形成已完全实例化的扣塔及扣锚索模型。

(3)、扣索地垄及扣索连接器

全桥共有扣索地垄2个，林歹岸和织金岸各1个。林歹扣索地垄位于2#-3#桥墩之间，织金岸地垄位于11#-12#桥墩之间。地垄尺寸为26m*7m*4.6m。

在锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建，最终完成如图23所示的锚索模型。

如图24所示，与钢桁拱相连结的扣索连接器共计28个，林歹岸和织金岸各14个。尺寸为26m*7m*4.6m。在扣索模型完成的基础上，提取扣索另一端的定位点，确定扣索连接器空间位置，最终完成全桥各扣索模型。

如图25所示，将整个扣挂系统BIM模型导入桥梁详细模型和地形环境中，验证扣挂系统设计方案。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法，其特征在于，包括：

根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和所述钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，所述结构样式包括：吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；

对所述钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；

根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型；

将所述缆索吊的三维模型导入所述钢桁拱桥的模型和地形环境中；

根据所述缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整所述缆索吊的三维模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型包括：

提取钢管参数，所述钢管参数包括：管壁参数和钢管倒角参数；

根据所述钢管参数建立钢管的实体模型；

在所述钢管的实体模型上设置附加实体；

采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；

将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采用如下方式建立扣索系统施工设计模型：

以扣塔为起点，所述钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；

在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；

提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立所述钢桁拱桥的各个扣索模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立扣塔模型包括：

根据所述钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，所述扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；

确定所述扣塔的设立位置；

根据所述扣塔的设立位置处的交接墩墩顶高度确定所述扣塔的高度；

根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型；

在所述扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在所述扣塔骨架模型内。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型包括：

根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，所述竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；

建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；

将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。

6.一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计装置，其特征在于，包括：

缆索吊结构确定模块，用于根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和所述钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，所述结构样式包括：吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；

分析模块，用于对所述钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；

缆索吊模型设计模块，用于根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型；

模型导入模块，用于将所述缆索吊的三维模型导入所述钢桁拱桥的模型和地形环境中；

模型调整模块，用于根据所述缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整所述缆索吊的三维模型。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型调整模块包括：

参数提取单元，用于提取钢管参数，所述钢管参数包括：管壁参数和钢管倒角参数；

实体模型建立单元，用于根据所述钢管参数建立钢管的实体模型；

附加实体设置单元，用于在所述钢管的实体模型上设置附加实体；

最终实体模型获取单元，用于采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；

三维模型获取单元，用于将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：扣索系统模型设计模块，用于采用如下方式建立扣索系统施工设计模型：以扣塔为起点，所述钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立所述钢桁拱桥的各个扣索模型。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述扣索系统模型设计模块包括：

扣塔选取单元，用于根据所述钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，所述扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；

扣塔位置确定单元，用于确定所述扣塔的设立位置；

扣塔高度确定单元，用于根据所述扣塔的设立位置处的交接墩墩顶高度确定所述扣塔的高度；

扣塔骨架模型建立单元，用于根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型；

组件设置单元，用于在所述扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在所述扣塔骨架模型内。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述扣塔骨架模型建立单元包括：

第一模型建立子单元，用于根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，所述竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；

第二模型建立子单元，用于建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；

拼装子单元，用于将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。