CN106354968A - 基于bim技术的预应力混凝土连续梁设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，包括以下步骤：根据文件格式输入预应力连续梁设计信息；形成有限元模型并通过数值分析确定结构尺寸；构建信息模型参数化截面库；根据结构尺寸自动实例化截面生成含有用户信息的连续梁三维模型；依据连续梁截面特征自动建立钢筋网空间节点坐标数据库；实例化数据依次为连续梁各部分布置空间钢筋并添加用户信息；依据信息模型自动创建二维图纸并自动完成数量统计。本发明实现了数据的通用、三维信息模型以及钢筋图纸的快速形成，具有良好的推广和应用价值。

Description

基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法

技术领域

本发明属于一种预应力混凝土连续梁的设计方法，具体涉及基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法。

背景技术

桥梁建设中，预应力混凝土连续梁占有较大比例，对连续梁的设计质量和效率提出了更高的要求，而传统的预应力混凝土连续梁二维平面设计存在数据重复输入，计算基础数据与结构设计基础数据不通用；空间关系分散，混凝土结构、预应力束、钢筋以及预埋件等分散在不同的二维平面图中；非参数化，设计参数之间无法实现信息联动等诸多问题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法。

本发明的技术方案是：一种基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，包括以下步骤：

（ⅰ）根据文件格式输入预应力连续梁设计信息

根据连续梁设计要求，按照既定数据输入格式填写初步拟定的结构尺寸、预应力钢束数据、边界条件以及荷载等有限元计算信息。

（ⅱ）形成有限元模型并通过数值分析确定结构尺寸

读取步骤（ⅰ）输入的各类设计信息，建立有限元分析模型，完成对结构设计相应内容的数值分析及检算工作，检算通过则进行下一步工作，检算未通过则修改结构数据，直至检算通过。

（ⅲ）构建信息模型参数化截面库

基于Tekla软件平台，针对不同排水坡样式的直腹板、斜腹板连续梁截面，分别构建参数化截面，然后在参数化截面基础上，形成i、j两端参数自由、多段参数自由的变截面库，最后构建包括隔板、加靴、预应力钢束、普通钢筋、齿块的参数化截面库。

（ⅳ）根据结构尺寸自动实例化截面生成含有用户信息的连续梁三维模型

基于C#语言技术，读取步骤（ⅱ）满足数值分析的预应力连续梁设计信息并为步骤（ⅲ）相应数组赋值，依次实例化梁体截面，建立连续梁梁体三维空间模型，进行布尔运算，合并设计信息中节段编号相同的梁段；然后根据设计需要，自动导入预应力钢束信息依次形成空间节点坐标文件并自动建立预应力钢束三维模型，基于预应力张拉信息完成齿块、槽口张拉构造模型；最后判断连续梁是否需要建立隔板、加靴等构造，并依次实例化对应截面库，建立构造模型，同时，将预定义用户信息添加至模型信息库。

（ⅴ）依据连续梁截面特征自动建立钢筋网空间节点坐标数据库

根据连续梁施工方法和梁截面排水坡类型，按照预应力连续梁布筋原则，依次计算梁体各截面布筋节点坐标。

（ⅵ）实例化数据依次为连续梁各部分布置空间钢筋并添加用户信息

根据梁体各部位编号及预留用户信息，确定该部位需调用的配筋模块，获取该模块对应的空间布筋节点坐标，然后按照预应力混凝土布筋原则，依次输入布筋节点编号，并结合各钢筋组等级、直径、间距、弯钩、保护层属性，实例化完成钢筋布置，最后按照每组钢筋在二维图纸视图中的显示、标注等要求，定义用户属性，完成钢筋信息的录入。

（ⅶ）依据信息模型自动创建二维图纸并自动完成数量统计

基于完成的预应力连续梁三维信息模型和C#语言编程技术，首先过滤出混凝土结构部分模型，生成二维结构图所需各位置视图，完成标注并同时生成“节段参数表”；然后过滤出混凝土模型与预应力钢束模型，生成预应力束布置图所需各位置视图、预应力钢束大样图，完成标注并同时生成“预应力数量表”；最后过滤出混凝土模型及普通钢筋模型，生成普通钢筋布置图所需各位置视图，完成标注并生成“钢筋数量表”。

所述连续梁施工方法为现浇法施工、悬浇法施工。

当采用现浇法施工时，分梁体、隔板及加靴三个模块计算布筋节点坐标。

当采用悬浇法施工时，分现浇段、标准段、0号块、隔板及加靴五个模块计算布筋节点坐标。

步骤（ⅳ）中梁体截面完全参数化，可以适用于任意类型的箱梁截面，并且通过编制程序可以适用于任意跨度和分段长度的连续箱梁三维空间模型的建立；所述模型信息库为自动化出图预留判断条件；所述预应力钢束信息为可以直接读取的BSAS、MIDAS等通用有限元程序数据，同时也可以读取AutoDesk CAD的图形信息。

所述步骤（ⅵ）能够实现钢筋布置随结构尺寸自动变化；所述用户信息为钢筋组在二维图纸每一个视图中是否显示、是否标注、是否标记的判断条件。

所述步骤（ⅷ）能够生成基于三维信息模型任一个剖面位置的二维视图，并能够实现钢筋大样图的自动绘制，钢筋长度、数量的自动统计。

本发明的有益效果如下：

本发明实现结构尺寸、钢筋布置的参数化，并且通过二次开发编写钢筋图自动绘制程序，形成建模、检算、出图及算量的完整流程。实现了调用有限元计算的基础数据，快速形成预应力混凝土连续梁主体以及预应力束三维模型；实现了读取钢筋配筋信息，快速形成钢筋三维信息模型；实现了预应力混凝土连续梁的参数化建模，通过开放参数，适应不同排水坡以及不同截面尺寸三维信息模型，并且钢筋长度以及布置自适应结构尺寸变化；实现了信息的整合，可以自动判别不同结构，实现了预应力混凝土连续梁钢筋图纸的自动生成，以及数量的自动统计。

本发明提升了预应力混凝土连续梁的设计手段，自动化程度高，实用性强，能大幅提高设计效率和成果质量，具有明显的推广应用价值。

附图说明

图1 是本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示，一种基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，包括以下步骤：

（ⅰ）根据文件格式输入预应力连续梁设计信息S1

根据连续梁设计要求，按照既定数据输入格式填写初步拟定的结构尺寸、预应力钢束数据、边界条件以及荷载等有限元计算信息。

（ⅱ）形成有限元模型并通过数值分析确定结构尺寸S2

读取步骤（ⅰ）输入的各类设计信息，依托常规预应力混凝土连续梁仿真分析软件，建立有限元分析模型，完成对结构设计相应内容的数值分析及检算工作，检算通过则进行下一步工作，检算未通过则根据结果修改结构尺寸、调整预应力钢束布置，直至检算通过。

（ⅲ）构建信息模型参数化截面库S3

基于Tekla软件平台，针对不同排水坡样式的直腹板、斜腹板连续梁截面，分别构建参数化截面，主要包括定义截面外形轮廓，具体尺寸的标注及参数化，然后在参数化截面基础上，形成i、j两端参数自由、多段参数自由的变截面库，最后构建包括隔板、加靴、预应力钢束、普通钢筋、齿块的参数化截面库；

所述隔板、加靴、预应力钢束、普通钢筋、齿块为各自独立的截面库，所述隔板、加靴、预应力钢束、普通钢筋、齿块各自截面库的建立方式相同。

（ⅳ）根据结构尺寸自动实例化截面生成含有用户信息的连续梁三维模型S4

基于C#语言技术，读取步骤（ⅱ）满足数值分析的预应力连续梁设计信息并为步骤（ⅲ）相应数组赋值，按照梁体截面编号顺序，依次实例化梁体截面，建立连续梁梁体三维空间模型，进行布尔运算，合并设计信息中节段编号相同的梁段；然后根据设计下阶段是否要生成二维钢束布置图、钢束大样图的需要，导入预应力钢束信息，依次获取钢束形状、钢束根数、钢束直径、钢束符号、钢束弯曲半径、张拉方式、基于导线点法的钢束竖弯坐标，在此基础上按照既定格式依次录入钢束平弯信息，形成预应力钢束三维空间坐标点，基于三维导线点方法实例化生成预应力钢束直线模型，依次修改导线点对应曲率半径，建立预应力钢束三维空间曲线模型；同时，根据预应力钢束的布置方式及钢束端点位置，建立齿块、槽口张拉构造模型；最后，根据用户界面勾选内容判断并完成隔板、加靴等构造模型，同时，将0号块截面尺寸信息、节段所属模块等预定义用户信息添加至模型信息库。

（ⅴ）依据连续梁截面特征自动建立钢筋网空间节点坐标数据库S5

根据连续梁施工方法和梁截面排水坡类型计算钢筋网空间节点坐标，当采用现浇法施工时，分梁体、隔板、加靴三个模块分别针对不同排水类型计算钢筋空间网节点坐标；当采用悬浇法施工时，分0号块、标准块、边跨现浇块、隔板、加靴分别针对不同排水类型计算钢筋网空间节点坐标。

（ⅵ）实例化数据依次为连续梁各部分布置空间钢筋并添加用户信息S6

根据梁体各部位编号及预留用户信息，确定该部位需调用的配筋模块，获取该模块对应的空间布筋节点坐标，然后按照预应力混凝土布筋原则，依次输入布筋节点编号，结合各钢筋组等级、直径、间距、弯钩、保护层属性，实例化完成钢筋布置，最后按照每组钢筋在二维图纸视图中的显示、标注等要求，定义用户属性，完成钢筋信息的录入。

（ⅶ）依据信息模型自动创建二维图纸并自动完成数量统计S7

基于完成的预应力连续梁三维信息模型和C#语言编程技术，首先过滤出混凝土结构部分模型，生成二维结构图所需各位置视图，完成标注并同时生成“节段参数表”；然后过滤出混凝土模型与预应力钢束模型，生成预应力束布置图所需各位置视图、预应力钢束大样图，完成标注并同时生成“预应力数量表”；最后过滤出混凝土模型及普通钢筋模型，生成普通钢筋布置图所需各位置视图，完成标注并自动生成“钢筋数量表”。

所述连续梁施工方法为现浇法施工、悬浇法施工。

当采用现浇法施工时，分梁体、隔板及加靴三个模块计算布筋节点坐标。

当采用悬浇法施工时，分现浇段、标准段、0号块、隔板及加靴五个模块计算布筋节点坐标。

步骤（ⅳ）步骤（ⅳ）中梁体截面完全参数化，可以适用于任意类型的箱梁截面，并且通过编制程序可以适用于任意跨度和分段长度的连续箱梁三维空间模型的建立；所述模型信息库为自动化出图预留判断条件；所述预应力钢束信息为可以直接读取的BSAS、MIDAS等通用有限元程序数据，同时也可以读取AutoDesk CAD的图形信息。

所述步骤（ⅵ）能够实现钢筋布置随结构尺寸自动变化；所述用户信息为钢筋组在二维图纸每一个视图中是否显示、是否标注、是否标记的判断条件。

所述步骤（ⅷ）能够生成基于三维信息模型任一个剖面位置的二维视图，并能够实现钢筋大样图的自动绘制，钢筋长度、数量的自动统计。

本发明实现结构尺寸、钢筋布置的参数化，并且通过二次开发编写钢筋图自动绘制程序，形成建模、检算、出图及算量的完整流程。实现了调用有限元计算的基础数据，快速形成预应力混凝土连续梁主体以及预应力束三维模型；实现了读取钢筋配筋信息，快速形成钢筋三维信息模型；实现了预应力混凝土连续梁的参数化建模，通过开放参数，适应不同排水坡以及不同截面尺寸三维信息模型，并且钢筋长度以及布置自适应结构尺寸变化；实现了信息的整合，可以自动判别不同结构，实现了预应力混凝土连续梁钢筋图纸的自动生成，以及数量的自动统计。

本发明提升了预应力混凝土连续梁的设计手段，自动化程度高，实用性强，能大幅提高设计效率和成果质量，具有明显的推广应用价值。

Claims (7)

1.一种基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

（ⅰ）根据文件格式输入预应力连续梁设计信息

根据连续梁设计要求，按照既定数据输入格式填写初步拟定的结构尺寸、预应力钢束数据、边界条件以及荷载等有限元计算信息；

（ⅱ）形成有限元模型并通过数值分析确定结构尺寸

读取步骤（ⅰ）输入的各类设计信息，建立有限元分析模型，完成对结构设计相应内容的数值分析及检算工作，检算通过则进行下一步工作，检算未通过则修改结构数据，直至检算通过；

（ⅲ）构建信息模型参数化截面库

基于Tekla软件平台，针对不同排水坡样式的直腹板、斜腹板连续梁截面，分别构建参数化截面，然后在参数化截面基础上，形成i、j两端参数自由、多段参数自由的变截面库，最后构建包括隔板、加靴、预应力钢束、普通钢筋、齿块的参数化截面库；

（ⅳ）根据结构尺寸自动实例化截面生成含有用户信息的连续梁三维模型

基于C#语言技术，读取步骤（ⅱ）满足数值分析的预应力连续梁设计信息并为步骤（ⅲ）相应数组赋值，依次实例化梁体截面，建立连续梁梁体三维空间模型，进行布尔运算，合并设计信息中节段编号相同的梁段；然后根据设计需要，自动导入预应力钢束信息依次形成空间节点坐标文件并自动建立预应力钢束三维模型，基于预应力张拉信息完成齿块、槽口张拉构造模型；最后判断连续梁是否需要建立隔板、加靴等构造，并依次实例化对应截面库，建立构造模型，同时，将预定义用户信息添加至模型信息库；

（ⅴ）依据连续梁截面特征自动建立钢筋网空间节点坐标数据库

根据连续梁施工方法和梁截面排水坡类型，按照预应力连续梁布筋原则，依次计算梁体各截面布筋节点坐标；

（ⅵ）实例化数据依次为连续梁各部分布置空间钢筋并添加用户信息

根据梁体各部位编号及预留用户信息，确定该部位需调用的配筋模块，获取该模块对应的空间布筋节点坐标，然后按照预应力混凝土布筋原则，依次输入布筋节点编号，并结合各钢筋组等级、直径、间距、弯钩、保护层属性，实例化完成钢筋布置，最后按照每组钢筋在二维图纸视图中的显示、标注等要求，定义用户属性，完成钢筋信息的录入；

（ⅶ）依据信息模型自动创建二维图纸并自动完成数量统计

基于完成的预应力连续梁三维信息模型和C#语言编程技术，首先过滤出混凝土结构部分模型，生成二维结构图所需各位置视图，完成标注并同时生成“节段参数表”；然后过滤出混凝土模型与预应力钢束模型，生成预应力束布置图所需各位置视图、预应力钢束大样图，完成标注并同时生成“预应力数量表”；最后过滤出混凝土模型及普通钢筋模型，生成普通钢筋布置图所需各位置视图，完成标注并生成“钢筋数量表”。

2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：所述连续梁施工方法为现浇法施工、悬浇法施工。

3.根据权利要求2所述的基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：当采用现浇法施工时，分梁体、隔板及加靴三个模块计算布筋节点坐标。

4.根据权利要求2所述的基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：当采用悬浇法施工时，分现浇段、标准段、0号块、隔板及加靴五个模块计算布筋节点坐标。

5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：步骤（ⅳ）中梁体截面完全参数化，可以适用于任意类型的箱梁截面，并且通过编制程序可以适用于任意跨度和分段长度的连续箱梁三维空间模型的建立；所述模型信息库为自动化出图预留判断条件；所述预应力钢束信息为可以直接读取的BSAS、MIDAS等通用有限元程序数据，同时也可以读取AutoDesk CAD的图形信息。

6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：所述步骤（ⅵ）能够实现钢筋布置随结构尺寸自动变化，所述用户信息为钢筋组在二维图纸每一个视图中是否显示、是否标注、是否标记的判断条件。

7.根据权利要求1所述的基于BIM技术的预应力混凝土连续梁设计方法，其特征在于：所述步骤（ⅶ）能够生成基于三维信息模型任一个剖面位置的二维视图，并能够实现钢筋大样图的自动绘制，钢筋长度、数量的自动统计。