CN109753753B

CN109753753B - 一种基于bim的桥梁模架智能设计方法

Info

Publication number: CN109753753B
Application number: CN201910054925.7A
Authority: CN
Inventors: 王文剑; 沃佳龙; 梁宗鹏; 梁松
Original assignee: Guangdong Xingceng Building Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Xingceng Building Technology Co ltd
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2039-01-21
Also published as: CN109753753A

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，属于BIM桥架领域，其包括以下步骤：1)初步设计：通过专业人员确定桥梁方案和总体结构构想，如桥梁平面、立面、断面的布置；2)技术设计：对初步设计中确定好的桥梁方案进行整体和局部结构细化处理。本发明涉及的桥梁模架智能设计方法具有强大的快速建模功能，能够根据CAD施工图快速创建桥梁三维模型，解决传统二维设计表达不够完善、直观、清晰的问题，通过进行设计冲突分析，将桥梁施工过程中可能出现的问题提前发现并提前解决,改变了传统的管理思想，即由等待问题发生的“被动管理”转变为主动发现问题的“主动管理”，提高工作效率。

Description

一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法

技术领域

本发明涉及建筑工程设计领域，更具体地说，涉及一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法。

背景技术

脚手架及模板工程是桥梁工程中的重要环节，在项目实施过程中往往依靠手工排布脚手架，效率低，且施工前无可视化模型作为参照，如，手工设计完平面及立面图后需要人工统计工程量，编写计算书及施工方案，设计人员工作量大且设计成本较高。

建筑信息模型(Building Information Modeling)即BIM技术，是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的可计算信息，是数字化的建筑多维信息模型，以其信息关联性、可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等诸多优势，越来越多的应用到了建筑工程的各阶段，它不仅提升行业效率，同时改变了传统的行业生产流程

目前伴随着模架结构的发展，有关于整个模架体系的流程设计都出现一些问题，对于这些不足的解决，可以大幅度的促进模架的深入发展，首先为模架在我国应用的时间不长，对其设计与施工缺少相关依据，导致施工的过程中工作效率低且问题不断；其次为二维图纸的表达不够完善、直观、清晰的问题；再次为工程量的计算较为繁琐，修改过程及修改之后使得工作量大幅度提升；且如若设计不当，易导致安全隐患和材料浪费；最后为团队的协作能力不足，针对于同一工程含有的不同专项配模设计，各个小组如果没有及时的沟通，对于复杂的节点位置，常见会出现重复设计的情况，降低了项目设计施工的效率。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，解决了模架在我国应用的时间不长，对其设计与施工缺少相关依据，导致施工的过程中工作效率低且问题不断；其次为二维图纸的表达不够完善、直观、清晰的问题；再次为工程量的计算较为繁琐，修改过程及修改之后使得工作量大幅度提升；且如若设计不当，易导致安全隐患和材料浪费；最后为团队的协作能力不足，针对于同一工程含有的不同专项配模设计，各个小组如果没有及时的沟通，对于复杂的节点位置，常见会出现重复设计的情况，降低了项目设计施工的效率的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，包括以下步骤：

1)初步设计：通过专业人员确定桥梁方案和总体结构构想，如桥梁平面、立面、断面的布置；

2)技术设计：对初步设计中确定好的桥梁方案进行整体和局部结构细化处理，如断面、配筋等；

3)施工设计：对技术设计中的桥梁结构进行深入计算分析，并绘制桥梁施工图纸，并将桥梁整体结构分解成桥梁组件，并规范性的进行分类；

4)创建桥梁模型：将步骤3)中桥梁施工图纸的截面轮廓、柱墩截面、平曲线、纵曲线提取出来处理成特定格式，再导入CAD图纸，输入模型参数，生成桥梁BIM模型；

5)根据项目资料设置模架参数：用户可根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》及项目所在地区的结构设计要求，填写相关模架参数，根据相关输入信息自动沿纵向检索桥梁厚度，生成匹配每个厚度分区的架体布置方案，填写完毕后保存，相关模架参数将关联项目地区并存储于本地，各类杆件相关参数与模型进行联动，根据相关输入信息自动沿纵向检索桥梁厚度，生成匹配每个厚度分区的架体布置方案；

6)BIM模架智能设计：根据步骤5)设置好桥梁参数之后，可以快速一键式生成桥梁模架平面布置，包括立杆、横杆、斜拉杆、水平斜撑、主次龙骨等构件，通过设计界面可根据实际需求进行桥梁BIM模型优化设计。

7)模架BIM模型生成：布置完构件，结构验算无误之后，快速生成桥梁模架BIM模型。

8)BIM设计冲突分析：将步骤7)中生成的桥梁模架BIM模型，采用BIM软件进行设计冲突分析，并自动生成分析报告。

9)BIM可视化模拟：生成桥梁模架BIM模型后，利用BIM技术和模拟技术进行可视化的过程模拟，分析施工工序、进度计划、资源配置等可行性。

10)根据内置规范公式自动生成模架计算书。

11)根据桥梁架体BIM模型自动生成平面、纵、横断面图，以及任意节点的节点图；

12)工程量统计：根据生成的模板脚手架Revit模型，直接导出脚手架工程量明细表，包含立杆、横杆、斜杆、施工梯、脚手板、贝雷架等各类构件的准确用量。

13)待所有构件准备就绪，开始施工。

优选的，步骤3)中所述桥梁组件分为上部构件、下部构件和附属构件，所述上部构件的组件模型包括装配式预制空心板、装配式预制小箱梁、装配式预制T梁、现浇箱梁，所述下部构件的组件模型包括耳背墙、盖梁、挡块、立柱、承台、基桩，所述附属构件的组件模型包括支座、伸缩缝、护栏、桥面铺装、排水设施。

优选的，步骤5)中所述模架参数包括桥型、结构形式、几何尺寸、边界条件、荷载条件等。

优选的，步骤6)中所述桥梁BIM模型优化设计，包括碰撞检测、净高分析、可视化展示、工程量统计等，优化设计时可进行分区设计，单独对一个分区进行操作，方便修改、优化。

优选的，所述碰撞检测包括整体桥梁的检测和部分构件间的检测，检测过程采用BIM相关软件可自动进行碰撞检查分析，在碰撞检查完成后,系统会自动显示有碰撞冲突的构件或者对象，同时，系统可以按照用户的需要,生成碰撞冲突报告，或者在信息模型中将有碰撞冲突的构件高亮显示。

优选的，步骤7)中所述模架BIM模型生成后，可根据桥梁轮廓，直接生成立杆，布置完立杆后能够直接依次生成横杆、斜杆、脚手板、施工梯、通道、贝雷架等。

优选的，步骤8)中所述BIM设计冲突分析，一旦发现设计问题，则进行图纸修改、再建模、再检测，直至全部解决设计问题，整个设计优化过程是一个循环过程:设计→建模→检测→设计。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明涉及的桥梁模架智能设计方法具有强大的快速建模功能，能够根据CAD施工图快速创建桥梁三维模型，解决传统二维设计的不直观与不便捷及表达不清楚的问题，采用多截面融合的建模方法快速创建桥梁模型，用户只需导入CAD图纸中桥梁截面及平竖曲线，用户根据需求输入相关技术参数一键式生成模架BIM模型，大大提高了模架设计效率及设计准确率,模型精度高，覆盖面广，针对复杂截面及复杂空间曲面匝道亦可生成，解决了传统平面设计无法较好的表达复杂空间结构的问题，通过内置强大智能算法，能够识别桥梁不同截面智能优化架体布置，满足经济性、安全性要求。

(2)在BIM模型中，所有的构件都是基于一定的逻辑关系生成的，在某一个构件上进行的修改都将引起所有与其具有逻辑关系的信息的同步修改，从而避免人工手动修改的繁琐，大大的提高工作效率，避免了人为经验不足导致布置的参差不齐。

(4)通过BIM模架智能设计，针对大型的桥梁设计，一键式生成架体布置，相对传统的人为布置，不仅效率大大提升，而且布置正确率大大提升，通过智能算法，将材料的布置做到节能省材、安全冗余。

(5)通过进行设计冲突分析和分析报告，将桥梁施工过程中可能出现的问题提前发现、提前解决,改变了传统的管理思想，即由等待问题发生的“被动管理”转变为主动发现问题的“主动管理”，从而减少施工问题的发生、简化施工现场管理活动，提高工作效率。

(6)通过BIM可视化模拟，生动、直观的过程模拟、施工人员可以有效分析复杂结构的施工工序是否合理、预制构件的吊装程序是否合理，不断改善施工方案，一旦发现施工问题，及时施工方案修改与再模拟，直至施工之前获得可行的、高效的施工方案，从而确保施工的顺利进行，保证工程质量。

(7)通过自动计算校核、设计优化及导出计算书功能，方便用户及时发现不合理的设计参数，获取相关计算书，提高了设计的可靠性，设计完成后，能够导出各构件工程量清单及项目平面图、断面图，省去了人工算量的繁琐与易错，更好地指导施工。

附图说明

图1为本发明基于BIM的桥梁模架智能设计方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，包括以下步骤：

4)创建桥梁模型：将步骤3)中桥梁施工图纸的截面轮廓、柱墩截面、平曲线、纵曲线提取出来处理成特定格式，再导入CAD图纸，输入模型参数，生成桥梁BIM模型，针对复杂截面及复杂空间曲面匝道亦可生成，解决了传统平面设计无法较好的表达复杂空间结构的问题。

5)根据项目资料设置模架参数：用户可根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》及项目所在地区的结构设计要求，填写相关模架参数，根据相关输入信息自动沿纵向检索桥梁厚度，生成匹配每个厚度分区的架体布置方案，大大的提高了设计效率，避免了人为经验布置的参差不齐，填写完毕后保存，相关模架参数将关联项目地区并存储于本地，各类杆件相关参数与模型进行联动，根据相关输入信息自动沿纵向检索桥梁厚度，生成匹配每个厚度分区的架体布置方案，在BIM模型中，所有的构件都是基于一定的逻辑关系生成的，在某一个构件上进行的修改都将引起所有与其具有逻辑关系的信息的同步修改，从而避免人工手动修改的繁琐，提高工作效率。

6)BIM模架智能设计：根据步骤5)设置好桥梁参数之后，可以快速一键式生成桥梁模架平面布置，包括立杆、横杆、斜拉杆、水平斜撑、主次龙骨等构件，通过设计界面可根据实际需求进行桥梁BIM模型优化设计，针对大型的桥梁设计，一键式生成架体布置，相对传统的人为布置，不仅效率大大提升，而且布置正确率大大提升，通过智能算法，将材料的布置做到节能省材、安全冗余。

8)BIM设计冲突分析：将步骤7)中生成的桥梁模架BIM模型，采用BIM软件进行设计冲突分析，并自动生成分析报告，若发现问题，则重复步骤1)至7，直至达到合格要求，通过进行设计冲突分析和分析报告，将桥梁施工过程中可能出现的问题提前发现、提前解决,这就改变了传统的管理思想，即由等待问题发生的“被动管理”转变为主动发现问题的“主动管理”，从而减少施工问题的发生、简化施工现场管理活动。

9)BIM可视化模拟：生成桥梁模架BIM模型后，利用BIM技术和模拟技术进行可视化的过程模拟，分析施工工序、进度计划、资源配置等可行性，若发现问题，则重复步骤1)至8，直至达到合格要求，进而不断改善施工方案，在这个过程中，通过生动、直观的过程模拟、施工人员可以有效分析复杂结构的施工工序是否合理、预制构件的吊装程序是否合理，一旦发现施工问题，及时施工方案修改与再模拟，直至施工之前获得可行的、高效的施工方案，从而确保施工的顺利进行，保证工程质量。

10)根据内置规范公式自动生成模架计算书，省去了人工手动计算，本发明具有通用性，适用于大多数桥梁工程。

11)根据桥梁架体BIM模型自动生成平面、纵、横断面图，以及任意节点的节点图，设计输出包括架体平面图、剖面图、节点大样图、计算书、施工方案、材料工程量统计，省去了人工算量的繁琐与易错，更好地指导施工。

12)工程量统计：根据生成的模板脚手架Revit模型，直接导出脚手架工程量明细表，包含立杆、横杆、斜杆、施工梯、脚手板、贝雷架等各类构件的准确用量，省去了人工算量的繁琐与易错，将材料的布置做到节能省材、安全冗余，且实际施工时架体布置较密，无法形成过车通道，BIM技术能够根据实际情况，用户自动指定区间布置贝雷架，针对大跨度支撑要求进行特殊处理。

13)待所有构件准备就绪，开始施工。

进一步的，步骤3)中桥梁组件分为上部构件、下部构件和附属构件，上部构件的组件模型包括装配式预制空心板、装配式预制小箱梁、装配式预制T梁、现浇箱梁，下部构件的组件模型包括耳背墙、盖梁、挡块、立柱、承台、基桩，附属构件的组件模型包括支座、伸缩缝、护栏、桥面铺装、排水设施。

进一步的，步骤5)中模架参数包括桥型、结构形式、几何尺寸、边界条件、荷载条件等。

进一步的，步骤6)中桥梁BIM模型优化设计，包括碰撞检测、净高分析、可视化展示、工程量统计等，优化设计时可进行分区设计，单独对一个分区进行操作，方便修改、优化。

进一步的，碰撞检测包括整体桥梁的检测和部分构件间的检测，检测过程采用BIM相关软件可自动进行碰撞检查分析，在碰撞检查完成后,系统会自动显示有碰撞冲突的构件或者对象，同时，系统可以按照用户的需要,生成碰撞冲突报告，或者在信息模型中将有碰撞冲突的构件高亮显示出来，设计人员可以观察到这些需要进行修改的构件，以期达到正确的或者更优化的设计，从而减少设计人员的重复劳动和错误率。

进一步的，步骤7)中模架BIM模型生成后，可根据桥梁轮廓，直接生成立杆，布置完立杆后能够直接依次生成横杆、斜杆、脚手板、施工梯、通道、贝雷架等。

进一步的，步骤8)中BIM设计冲突分析，一旦发现设计问题，则重复步骤1)至7，进行图纸修改、再建模、再检测，直至全部解决设计问题，整个设计优化过程是一个循环过程:设计→建模→检测→设计，设计方案则在不断的检测与修改中逐步确定下来，BIM的出现使设计方案的修改变得更加容易，同时大大减少设计人员的重复劳动和错误率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式,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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)初步设计：通过专业人员确定桥梁方案和总体结构构想；

2)技术设计：对初步设计中确定好的桥梁方案进行整体和局部结构细化处理；

6)BIM模架智能设计：根据步骤5)设置好桥梁参数之后，可以快速一键式生成桥梁模架平面布置，包括立杆、横杆、斜拉杆、水平斜撑、主次龙骨构件，通过设计界面可根据实际需求进行桥梁BIM模型优化设计；

7)模架BIM模型生成：布置完构件，结构验算无误之后，快速生成桥梁模架BIM模型；

8)BIM设计冲突分析：将步骤7)中生成的桥梁模架BIM模型，采用BIM软件进行设计冲突分析，并自动生成分析报告；

9)BIM可视化模拟：生成桥梁模架BIM模型后，利用BIM技术和模拟技术进行可视化的过程模拟，分析施工工序、进度计划、资源配置可行性；

10)根据内置规范公式自动生成模架计算书；

12)工程量统计：根据生成的模板脚手架Revit模型，直接导出脚手架工程量明细表，包含立杆、横杆、斜杆、施工梯、脚手板、贝雷架的准确用量；

13)待所有构件准备就绪，开始施工；

步骤6)中所述桥梁BIM模型优化设计，包括碰撞检测、净高分析、可视化展示、工程量统计，优化设计时可进行分区设计，单独对一个分区进行操作，方便修改、优化；

所述碰撞检测包括整体桥梁的检测和部分构件间的检测，检测过程采用BIM相关软件可自动进行碰撞检查分析，在碰撞检查完成后,系统会自动显示有碰撞冲突的构件或者对象，同时，系统可以按照用户的需要,生成碰撞冲突报告，或者在信息模型中将有碰撞冲突的构件高亮显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，其特征在于：步骤3)中所述桥梁组件分为上部构件、下部构件和附属构件，所述上部构件的组件模型包括装配式预制空心板、装配式预制小箱梁、装配式预制T梁、现浇箱梁，所述下部构件的组件模型包括耳背墙、盖梁、挡块、立柱、承台、基桩，所述附属构件的组件模型包括支座、伸缩缝、护栏、桥面铺装、排水设施。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，其特征在于：步骤5)中所述模架参数包括桥型、结构形式、几何尺寸、边界条件、荷载条件。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，其特征在于：步骤7)中所述模架BIM模型生成后，可根据桥梁轮廓，直接生成立杆，布置完立杆后能够直接依次生成横杆、斜杆、脚手板、施工梯、通道、贝雷架。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁模架智能设计方法，其特征在于：步骤8)中所述BIM设计冲突分析，一旦发现设计问题，则进行图纸修改、再建模、再检测，直至全部解决设计问题，整个设计优化过程是一个循环过程:设计→建模→检测→设计。