CN114580797A - 一种基于bim模拟的小半径预制梁架设路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，包括：S10，建立基于BIM的全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型；S20，获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；S31，获取梁体三维模型的模拟梁体行驶区间；S40，获取与模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间：S51，获取模拟运梁放样区间；S61，根据模拟运梁放样区间获取运梁放样路线。本发明的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，解决了现有的并未根据现场实际情况预先规划预制梁桥和运梁车的工作路径，导致架桥施工风险大、施工效率低的技术问题。

Description

一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法

技术领域

本发明涉及架梁工程建设信息化管理技术领域，特别地，涉及一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法。

背景技术

BIM技术是建筑信息模型技术，是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，是用来形容以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。

随着我国经济建设的快速发展，越来越多的山区高速公路等基础设施建设得以实施，山区高速公路地形地质条件复杂，互通区匝道桥容易出现高墩（墩高大于30m）、小半径（曲线半径小于100m）、大纵坡（4%）的不利组合情况，现有技术中综合考虑安全、经济、景观等因素，多采用架桥机施工的预制梁桥技术进行施工。

目前，在曲线半径小、跨度较大的情况下采用架桥机施工时，并未根据现场实际情况预先规划预制梁桥和运梁车的工作路径，实际施工过程中运梁车的外侧车轮与桥面边缘安全距离不够或者预制梁体容易被碰撞，导致架桥施工风险大、施工效率低的技术问题。

发明内容

本发明提供的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，解决了现有的并未根据现场实际情况预先规划预制梁桥和运梁车的工作路径，导致架桥施工风险大、施工效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，包括如下步骤：S10，根据预设的桥梁施工参数信息，建立基于BIM的全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型；S20，基于BIM三维可视化环境，依据预设的架梁工艺在全桥三维模型上进行仿真模拟分析，获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；S31，在符合外部环境三维模型以及架桥机三维模型不产生干涉的条件下，获取梁体三维模型的模拟梁体行驶区间；S40，基于梁体三维模型和运梁车三维模型的关联关系，获取与模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间，其中，模拟运梁行驶区间为运梁车三维模型的在运梁时的行驶区间：S51，获取处于安全运梁区间范围内的模拟运梁行驶区间为模拟运梁放样区间；S61，根据模拟运梁放样区间获取运梁放样路线，其中，运梁放样路线用于在施工时指导施工运梁车行进。

进一步地，步骤S20还包括：获取目标模拟施工节段的架桥机三维模型的极限架桥区间；基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法还包括步骤：S32，在符合外部环境三维模型不产生干涉的基础上，获取架桥机三维模型的模拟架桥行驶区间；S52，获取处于极限架桥区间范围内的模拟架桥行驶区间为模拟架桥放样区间；S62，根据模拟架桥放样区间获取架桥放样路线，其中，架桥放样路线用于在施工时指导施工架桥机行进。

进一步地，运梁车三维模型包括前炮三维模型和后炮三维模型，步骤S20中的“获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间”具体包括：获取目标模拟施工节段的前炮三维模型的前炮安全运梁区间，获取目标模拟施工节段的后炮三维模型的后炮安全运梁区间；步骤S40具体包括：基于梁体三维模型、前炮三维模型以及后炮三维模型的关联关系，获取前炮三维模型的模拟前炮行驶区间，获取后炮三维模型的模拟后炮行驶区间;步骤S51具体包括：获取处于前炮安全运梁区间范围内的模拟前炮行驶区间为前炮运梁放样区间，获取处于后炮安全运梁区间范围内的模拟后炮行驶区间为后炮运梁放样区间；步骤S61具体包括：根据前炮运梁放样区间获取前炮放样路线，根据后炮运梁放样区间获取后炮放样路线，其中，前炮放样路线用于在施工时指导施工前炮车行进，后炮放样路线用于在施工时指导施工后炮车行进。

进一步地，“根据前炮运梁放样区间获取前炮放样路线”的步骤具体包括；S611，获取处于前炮运梁放样区间范围内的前炮目标位置点，其中，前炮目标位置点为梁体三维模型的前端与架桥机三维模型的前天车模型配合时前炮三维模型所处的位置点；S612，根据全桥三维模型的弯曲信息，以前炮目标位置点为起点依据第一预设步距，获取处于前炮运梁放样区间范围内的多个第一行经点；S613，将前炮目标位置点以及行经点的数列进行线性拟合得到前炮放样路线。

进一步地，“根据后炮运梁放样区间获取后炮放样路线”的步骤包括；S614，获取处于后炮运梁放样区间范围内的后炮第一目标位置点，其中，后炮第一目标位置点为梁体三维模型的前端与架桥机三维模型的前天车模型配合时的后炮三维模型所处的位置点；S615，获取处于后炮运梁放样区间范围内的后炮第二目标位置点，其中，后炮第二目标位置点为梁体三维模型的后端与架桥机三维模型的后天车模型配合时的后炮三维模型所处的位置点；S616，根据全桥三维模型的弯曲信息，以后炮第一目标位置点为起点依据第二预设步距，获取处于后炮运梁放样区间范围内的多个第二行经点；S617，将后炮第一目标位置点、后炮第二目标位置点以及第二行经点的数列进行线性拟合得到后炮放样路线。

进一步地，步骤S613 包括：将前炮目标位置点以及第一行经点的数列进行线性拟合得到前炮三维模型的前炮行驶轨迹拟合曲线；将前炮行驶轨迹拟合曲线按第一验证步距离散出多个第一验证点，基于BIM技术对每一个第一验证点进行干涉检查分析，其中，第一验证步距小于第一预设步距；若干涉检查分析通过，确定前炮行驶轨迹拟合曲线为前炮车放样路线。

进一步地，步骤S617包括：将后炮第一目标位置点、后炮第二目标位置点以及第二行经点的数列进行线性拟合得到后炮三维模型的后炮行驶轨迹拟合曲线；将后炮行驶轨迹拟合曲线按第二验证步距离散出多个第二验证点，基于BIM技术对每一个第二验证点进行干涉检查分析，其中，第二验证步距小于第二预设步距；若干涉检查分析通过，确定后炮行驶轨迹拟合曲线为后炮车放样路线。

进一步地，步骤S62具体包括：根据模拟架桥放样区间以及弯曲信息获取架桥拟合路线，将架桥拟合路线离散出多个架桥验证点，基于BIM技术对每一个架桥验证点进行干涉检查分析；若干涉检查分析通过，确定架桥拟合路线为架桥放样路线。

进一步地，还包括步骤：获取施工时施工前炮车的前炮当前位置信息，若前炮当前位置信息偏离前炮放样路线超出前炮监测阈值则发出预警；获取施工时施工后炮车的前炮当前位置信息，若后炮当前位置信息偏离后炮放样路线超出后炮监测阈值则发出预警。

进一步地，获取施工时施工架桥机的当前过孔位置信息，若当前过孔位置信息偏离架桥放样路线超出架桥监测阈值则发出预警。

本发明具有以下有益效果：

本发明的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，基于BIM建模技术，根据预设的桥梁施工参数信息预先建立全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型，真实模拟施工时的实时工况；基于BIM三维可视化环境，依据架梁工艺在全桥三维模型上进行仿真模拟分析，在保证运梁车三维模型处于安全边缘距离范围内时，获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；根据现场外部环境三维模型以及架桥机三维模型的实际情况，采用BIM技术进行分析避免干涉，预先规划梁体三维模型的模拟梁体行驶区间，并根据模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间；最后根据处于安全运梁区间范围内的模拟运梁行驶区间获取运梁放样路线。本发明中，采用BIM技术实现在三维可视化环境下，在避免梁体被碰撞以及保证运梁车安全行驶的基础上，真实模拟运梁车的运梁工艺，拟合极限环境下运梁车的运梁轨迹，确定运用于在施工时指导施工运梁车行进的运梁放样路线。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有架桥工艺的部分施工示意图之一；

图2是现有架桥工艺的部分施工示意图之二；

图3是现有架桥工艺的部分施工示意图之三；

图4是本发明一个优选实施例中的流程示意图；

图5是本发明另一个优选实施例中的流程示意图；

图6是图5中的步骤S61的流程示意图。

图例说明：

10、施工架桥机；21、施工前天车；22、施工后天车；30、施工运梁车；40、预制梁体;A1、易碰撞点之一；A2、易碰撞点之二；B、易出界悬空点。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1、图2和图3所示，通过研究发现，互通区匝道桥的曲线半径小、相邻盖梁夹角大，在施工过程中存在如下问题：在施工架桥机10过孔过程中，容易出现施工架桥机10碰撞外界既有山体或者既有建筑物(外界既有山体或者既有建筑物对施工架桥机10产生干涉)，容易因施工架桥机10受力不合理导致施工架桥机10倾倒；在运梁和喂梁过程中，容易出现预制梁体40碰撞外界既有山体或者既有建筑物（外界既有山体或者既有建筑物对预制梁体产生干涉），容易出现预制梁体40碰撞施工架桥机10的纵导梁，即图1中的易碰撞点之一A1和易碰撞点之二A2，（施工架桥机10对预制梁体40产生干涉），容易出现施工运梁车30悬 空出界的问题，即图1中的易出界悬空点B，因此，保证结构安全、施工可行是目前亟需解决的技术问题。

请参考图4，本发明提供的一个优选实施例中的一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，包括步骤：

S10，根据预设的桥梁施工参数信息，建立基于BIM的全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型；

S20，基于BIM三维可视化环境，依据预设的架梁工艺在全桥三维模型上进行仿真模拟分析，获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；

S31，在符合外部环境三维模型以及架桥机三维模型不产生干涉的条件下，获取梁体三维模型的模拟梁体行驶区间；

S40，基于梁体三维模型和运梁车三维模型的关联关系，获取与模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间，其中，模拟运梁行驶区间为运梁车三维模型的在运梁时的行驶区间：

S51，获取处于安全运梁区间范围内的模拟运梁行驶区间为模拟运梁放样区间；

S61，根据模拟运梁放样区间获取运梁放样路线，其中，运梁放样路线用于在施工时指导施工运梁车行进。

本发明的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，基于BIM建模技术，根据预设的桥梁施工参数信息预先建立全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型，真实模拟施工时的实时工况；基于BIM三维可视化环境，根据全桥施工设计方案信息，依据架梁工艺在全桥三维模型上进行仿真模拟分析，在保证运梁车三维模型处于安全边缘距离范围内避免梁车三维模型悬空时，获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；根据现场外部环境三维模型以及架桥机三维模型的实际情况，采用BIM技术进行分析避免干涉，预先规划梁体三维模型的模拟梁体行驶区间，并根据模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间；最后根据处于安全运梁区间范围内的模拟运梁行驶区间获取运梁放样路线。本发明中，采用BIM技术实现在三维可视化环境下预先模拟运梁车运梁工艺，拟合极限环境下梁体三维模型以及运梁车三维模型的运行轨迹，精确、真实地模拟各个装置的行进状态，确定用于在施工时指导施工运梁车行进的运梁放样路线。

可选地，桥梁施工参数信息包括每一个目标施工节段的路线信息、墩高信息、纵坡信息以及施工桥梁时的预制梁体信息和施工装置信息，其中，施工装置包括施工架桥机（施工架梁机、设于施工架梁机上的施工前天车和施工后天车）、施工运梁车（施工前炮车和施工后炮车）。在本实施例中，步骤标号并不对步骤的顺序进行限定，只要基于BIM技术，根据预设的架梁工艺获取运梁放样路线即可。

请再次参考图1、图2和图3，可以理解地，架梁工艺可以包括过孔工艺、运梁工艺以及喂梁工艺，其中，过孔工艺是指将施工架桥机10架设在两个墩柱之间的工艺，运梁工艺是指施工运梁车30将预制梁体40运输至预制梁体40与施工架桥机10的施工前天车21配合位置处的过程，喂梁工艺是指施工运梁车30将预制梁体40从预制梁体40与施工架桥机10的施工前天车21配合位置处输送至预制梁体40与施工架桥机10的施工后天车22配合位置处的过程。

可选地，本实施例中，安全运梁区间可以根据实际情况进行设置，为了保证施工运梁车与桥体边缘的具有安全距离，避免施工运梁车运梁时悬空，可以设置安全运梁区间为施工运梁车的外侧车轮距离桥边缘距离为0.4米、0.6米、1米、1.2米或其他距离等。在具体施工时，根据实际情况进行设置。

可以理解地，梁体三维模型和运梁车三维模型的关联关系如下，由于梁体三维模型通过运梁车运输，因此可以采用BIM建模技术，确定梁体三维模型和运梁车三维模型的关联关系。

可选地，模拟运梁放样区间为模拟运梁行驶区间与安全运梁区间的区间重叠区域。

可选地，在具体实施时，S10具体为，根据预设的桥梁施工参数信息，通过采用dynamo参数化建模，建立基于BIM的全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型；S31具体为，通过采用naviswork进行碰撞检查，及二次开发软件直接将架桥机模型导入有限元软件中进行结构验算，在符合外部环境三维模型以及架桥机三维模型不产生干涉的条件下，获取梁体三维模型的模拟梁体行驶区间；S40具体为，基于梁体三维模型和运梁车三维模型的关联关系，通过采用naviswork进行碰撞检查，获取与模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间，其中，模拟运梁行驶区间为运梁车三维模型的在运梁时的行驶区间。可以理解地，在梁体三维模型与外部环境三维模型不产生干涉的条件下，且梁体三维模型与架桥机三维模型不产生干涉的条件下，获取梁体三维模型的模拟梁体行驶区间。

请参考图5，本发明提供的另一个优选实施例中的一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，包括步骤：

S10，根据预设的桥梁施工参数信息，建立基于BIM的全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型；

S20，基于BIM三维可视化环境，依据预设的架梁工艺在全桥三维模型上进行仿真模拟分析，获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；获取目标模拟施工节段的架桥机三维模型的极限架桥区间；

S31，在符合外部环境三维模型以及架桥机三维模型不产生干涉的条件下，获取梁体三维模型的模拟梁体行驶区间；

S32，在符合外部环境三维模型不产生干涉的基础上，获取架桥机三维模型的模拟架桥行驶区间；

S40，基于梁体三维模型和运梁车三维模型的关联关系，获取模拟梁体行驶区间对应的运梁车三维模型在运梁时的模拟运梁行驶区间：

S51，获取处于安全运梁区间范围内的模拟运梁行驶区间为模拟运梁放样区间；

S52，获取处于极限架桥区间范围内的模拟架桥行驶区间为模拟架桥放样区间；

S61，根据模拟运梁放样区间获取运梁放样路线，其中，运梁放样路线用于在施工时指导施工运梁车行进；

S62，根据模拟架桥放样区间获取架桥放样路线，其中，架桥放样路线用于在施工时指导施工架桥机行进。

可选地，本发明中，在避免运梁车三维模型出界的基础上获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；在保证过孔工艺中力学性能(避免力学性能干涉)的基础上获取目标模拟施工节段的架桥机三维模型的极限架桥区间；在避免外部环境三维模型干涉的基础上，获取架桥机三维模型的模拟架桥行驶区间；根据全桥施工组织设计，利用已建的精细化架桥机三维模型，直接在可视化的三维全桥模型中分步对架梁工艺进行仿真模拟分析，通过有限元计算软件，实时对各阶段的架桥机进行强度、刚度及稳定性计算，以保证结构安全、施工可操作性为目标，获取架桥机过孔时架桥放样路线施工时，获取运梁车运梁时的运梁放样路线。

可以理解地，梁体三维模型、前炮三维模型以及后炮三维模型的关联关系如下，由于运梁过程中，梁体三维模型通过前炮车三维模型和后炮车三维模型相互配合进行运输；喂梁过程中，梁体三维模型通过后炮车三维模型和架桥机三维模型的后天车三维模型共同运输，因此可以采用BIM建模技术，确定梁体三维模型、前炮三维模型以及后炮三维模型的关联关系。在本实施例中，步骤标号并不对步骤的顺序进行限定，只要基于BIM技术，根据预设的架梁工艺获取运梁放样路线即可。

基于本发明的上述实施方式，进一步地，运梁车三维模型包括前炮三维模型和后炮三维模型，步骤S20中的“获取目标模拟施工节段的运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间”具体包括：获取目标模拟施工节段的前炮三维模型的前炮安全运梁区间，获取目标模拟施工节段的后炮三维模型的后炮安全运梁区间；步骤S40具体包括：基于梁体三维模型、前炮三维模型以及后炮三维模型的关联关系，获取前炮三维模型的模拟前炮行驶区间，获取后炮三维模型的模拟后炮行驶区间;步骤S51具体包括：获取处于前炮安全运梁区间范围内的模拟前炮行驶区间为前炮运梁放样区间，获取处于后炮安全运梁区间范围内的模拟后炮行驶区间为后炮运梁放样区间；步骤S61具体包括：根据前炮运梁放样区间获取前炮放样路线，根据后炮运梁放样区间获取后炮放样路线，其中，前炮放样路线用于在施工时指导施工前炮车行进，后炮放样路线用于在施工时指导施工后炮车行进。本实施例中，通过规划前炮运梁放样区间和后炮运梁放样区间，实现了在实际施工时对施工前炮车和施工后炮车的精准化指导，架桥施工风险低、施工效率高。

请参考图6，进一步地，“根据前炮运梁放样区间获取前炮放样路线”的步骤具体包括；S611，获取处于前炮运梁放样区间范围内的前炮目标位置点，其中，前炮目标位置点为梁体三维模型的前端与架桥机三维模型的前天车模型配合时前炮三维模型所处的位置点；S612，根据全桥三维模型的弯曲信息，以前炮目标位置点为起点依据第一预设步距，获取处于前炮运梁放样区间范围内的多个第一行经点；S613，将前炮目标位置点以及行经点的数列进行线性拟合得到前炮放样路线。

进一步地，步骤S613 包括：将前炮目标位置点以及第一行经点的数列进行线性拟合得到前炮三维模型的前炮行驶轨迹拟合曲线；将前炮行驶轨迹拟合曲线按第一验证步距离散出多个第一验证点，基于BIM技术对每一个验证点进行干涉检查分析；若干涉检查分析通过，确定前炮行驶轨迹拟合曲线为前炮车放样路线。

可选地，第一行经点为满足不产生干涉时前炮三维模型经过的位置点。

进一步地，步骤S613 还包括：若干涉检查分析不通过，调整干涉分析不通过的第一验证点对应的第一行经点；采用第一修正步距重新进行线性拟合；对重新进行线性拟合的曲线采用第一修正验证步距进行干涉检查分析；重复上述步骤，直至干涉检查分析通过，确定前炮车放样路线，其中，第一修正步距小于第一预设步距，第一修正验证步距小于第一验证步距。

在具体实施时，确定第一行经点包括步骤：根据全桥三维模型的弯曲信息，以前炮目标位置点为起点依据第一预设步距，获取处于前炮运梁放样区间范围内的多个预选第一行经点，对预选第一行经点进行干涉检查，若每一个预先第一行经点满足要求则进行线性拟合，若其中某一个预选第一行经点不满足要求（不满足不干涉的要求），则进行调整剔除当前的不满足要求的预选第一行经点，缩小第一预设步距后重新确定预先第一行经点，最终确定所有的第一行经点。

本发明中，通过将前炮目标位置点以及第一行经点的数列进行线性拟合得到前炮三维模型的前炮行驶轨迹拟合曲线，在对前炮行驶轨迹拟合曲线进行干涉检查(前炮三维模型悬空检查分析、外部环境三维模型以及架桥机三维模型对梁体三维模型的碰撞干涉检查分析)，若干涉检查分析通过，确定前炮行驶轨迹拟合曲线为前炮车放样路线，精准地提供施工时的前炮车放样路线，保证施工时的施工效率。

进一步地，“根据后炮运梁放样区间获取后炮放样路线”的步骤包括；S614，获取处于后炮运梁放样区间范围内的后炮第一目标位置点，其中，后炮第一目标位置点为梁体三维模型的前端与架桥机三维模型的前天车模型配合时的后炮三维模型所处的位置点；S615，获取处于后炮运梁放样区间范围内的后炮第二目标位置点，其中，后炮第二目标位置点为梁体三维模型的后端与架桥机三维模型的后天车模型配合时的后炮三维模型所处的位置点；S616，根据全桥三维模型的弯曲信息，以后炮第一目标位置点为起点依据第二预设步距，获取处于后炮运梁放样区间范围内的多个第二行经点；S617，将后炮第一目标位置点、后炮第二目标位置点以及第二行经点的数列进行线性拟合得到后炮放样路线。

进一步地，步骤S617包括：将后炮第一目标位置点、后炮第二目标位置点以及第二行经点的数列进行线性拟合得到后炮三维模型的后炮行驶轨迹拟合曲线；将后炮行驶轨迹拟合曲线按第二验证步距离散出多个第二验证点，基于BIM技术对每一个第二验证点进行干涉检查分析，其中，第二验证步距小于第二预设步距；若干涉检查分析通过，确定后炮行驶轨迹拟合曲线为后炮车放样路线。

进一步地，步骤S617 还包括：若干涉检查分析不通过，调整干涉分析不通过的第二验证点对应的第二行经点；采用第二修正步距重新进行线性拟合；对重新进行线性拟合的曲线采用第二修正验证步距进行干涉检查分析；重复上述步骤，直至干涉检查分析通过，确定前炮车放样路线，其中，第二修正步距小于第二预设步距，第二修正验证步距小于第二验证步距。

可以理解地，基于BIM模拟技术，可以确定梁体三维模型与前天车三维模型的配合位置点，可以确定梁体三维模型与后天车三维模型的配合位置点，因此，本发明中，可以唯一确定后炮第一目标位置点、后炮第二目标位置点以及前炮目标位置点。

可以理解地，本发明中，通过将前炮目标位置点以及行经点的数列进行线性拟合得到前炮三维模型的前炮行驶轨迹拟合曲线，在对后炮行驶轨迹拟合曲线进行干涉检查(后炮三维模型悬空检查分析、外部环境三维模型以及架桥机三维模型对梁体三维模型的碰撞干涉检查分析)，若干涉检查分析通过，确定后炮行驶轨迹拟合曲线为后炮车放样路线，精准地提供施工时的后炮车放样路线，保证施工时的施工效率。

进一步地，根据模拟架桥放样区间以及弯曲信息获取架桥拟合路线，将架桥拟合路线离散出多个架桥验证点，基于BIM技术对每一个架桥验证点进行干涉检查分析；若干涉检查分析通过，确定架桥拟合路线为架桥放样路线。

具体地，在本发明中，根据模拟架桥放样截面的中线获取架桥拟合路线。

可选地，第一预设步距可以是2米，也可以是2.5米等其他距离，第一验证步距可以是0.6米，也可以是1米等其他距离；第二预设步距可以是2米，也可以是2.5米等其他距离，第二验证步距可以是0.6米，也可以是1米等其他距离。在具体施工时，根据实际情况进行设置。

具体实施时，根据全桥三维模型的弯曲信息，以前炮目标位置点为起点以2m为步距获取处于前炮运梁放样区间范围内的多个第一行经点，将前炮目标位置点以及行经点的数列进行线性拟合得到前炮三维模型的前炮行驶轨迹拟合曲线；将前炮行驶轨迹拟合曲线按0.2米步距离散出多个第一验证点，根据第一验证点的坐标及相应斜率，反馈到BIM三维设计软件中，实时进行干涉检查分析；根据全桥三维模型的弯曲信息，以后炮目标位置点为起点以2m为步距获取处于后炮运梁放样区间范围内的多个第二行经点，将后炮目标位置点以及行经点的数列进行线性拟合得到后炮三维模型的后炮行驶轨迹拟合曲线；将后炮行驶轨迹拟合曲线按0.2米步距离散出多个第二验证点，根据第二验证点的坐标及相应斜率，反馈到BIM三维设计软件中，实时进行干涉检查分析。

可以理解地，本发明中，通过根据模拟架桥放样区间的中线获取架桥拟合路线，在对架桥拟合路线进行干涉检查(架桥机三维模型过孔时的力学性能分析、外部环境三维模型对架桥机三维模型的碰撞干涉检查分析)，若干涉检查分析通过，确定架桥拟合路线为架桥放样路线，精准地提供施工时的施工架桥机的架桥放样路线，保证施工时的施工效率。

可以理解地，本发明中，基于BIM技术的碰撞检查功能进行碰撞检查分析；基于BIM技术的进行仿真模拟分析，通过有限元计算软件，实时对各阶段的强度、刚度及稳定性验算；基于BIM的可视化功能进行运梁车三维模型悬空检查分析。本发明在进行验证后，预先模拟出架桥放样路线、确定前炮放样路线以及确定后炮放样路线，在实际施工时施工安全性高、施工效率高。

进一步地，获取施工时施工前炮车的前炮当前位置信息，若前炮当前位置信息偏离前炮放样路线超出前炮监测阈值则发出预警；获取施工时施工后炮车的前炮当前位置信息，若后炮当前位置信息偏离后炮放样路线超出后炮监测阈值则发出预警。

进一步地，获取施工时施工架桥机的当前过孔位置信息，若当前过孔位置信息偏离架桥放样路线超出架桥监测阈值则发出预警。

可选地，前炮监测阈值、后炮监测阈值以及架桥监测阈值的值可以为0.01米、0.05米、0.2米，在具体施工时，根据实际情况进行设置。

可以理解地，本实施例中，在具体施工时，实时监测施工架桥机、施工前炮车、施工后炮车的当前施工位置，进行实时监测以保证施工的可靠性和安全性。

在具体实施时，施工架桥机上布置有第一卫星接收机，根据全桥三维模型获取全桥平面图信息，关联全桥平面图信息和卫星定位系统的卫星定位坐标二维信息；在目标实际施工节段施工时，根据第一卫星接收机获取目标架桥机的当前过孔位置，判断当前过孔位置是否偏离架桥机放样路线，若当前过孔位置偏离架桥机放样路线则发出报警。

在具体实施时，施工前炮车上布置有第二卫星接收机，施工后炮车上布置有第三卫星接收机，根据全桥三维模型获取全桥平面图信息，关联全桥平面图信息和卫星定位系统的卫星定位坐标二维信息；在目标实际施工节段施工时，根据第二卫星接收机获取施工前炮车的当前喂梁位置，判断当前喂梁位置是否偏离前炮车放样路线，若当前喂梁位置偏离前炮车放样路线则发出报警；在目标实际施工节段施工时，根据第三卫星接收机获取施工后炮车的当前喂梁位置，判断当前喂梁位置是否偏离后炮车放样路线，若当前喂梁位置偏离后炮车放样路线则发出报警。

在具体实施时，目标梁体上布置有第四卫星接收机，在目标实际施工节段施工时，根据第四卫星接收机获取目标梁体的当前移动位置，判断当前移动位置是否偏模拟梁体行驶区间，若当前移动位置偏离模拟梁体行驶区间则发出报警。

本发明的有益效果如下：通过采用BIM技术实现在三维可视化环境下真实模拟架桥机架梁工艺以及运梁车运梁工艺，拟合极限环境下施工架桥机、施工运梁车的运行轨迹，精确模拟各个位置、各个装置的行进状态，在避免干涉的基础上；通过在施工运梁车、施工架桥机上安装接收传感设备，基于北斗定位系统，真实还原BIM仿真模拟，指导施工运梁车的行进及施工架桥机的工作，实现小半径预制梁桥的架设监测；基于BIM技术建立精细化全桥三维模型及架桥机三维模型，根据全桥施工组织设计，直接在可视化的三维全桥模型中对架桥机架梁工艺以及运梁车运梁工艺进行仿真模拟分析，实时对架桥机架梁工艺的施工架桥机进行强度、刚度及稳定性验算，以保证结构安全、施工可操作；实时对运梁车运梁工艺的施工运梁车进行安全验算，避免运梁车悬空，以保证结构安全、施工可操作。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10，根据预设的桥梁施工参数信息，建立基于BIM的全桥三维模型、外部环境三维模型、架桥机三维模型、运梁车三维模型以及梁体三维模型；

S20，基于BIM三维可视化环境，依据预设的架梁工艺在所述全桥三维模型上进行仿真模拟分析，获取目标模拟施工节段的所述运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间；

S31，在符合所述外部环境三维模型以及所述架桥机三维模型不产生干涉的条件下，获取所述梁体三维模型的模拟梁体行驶区间；

S40，基于所述梁体三维模型和所述运梁车三维模型的关联关系，获取与所述模拟梁体行驶区间对应的模拟运梁行驶区间，其中，所述模拟运梁行驶区间为所述运梁车三维模型的在运梁时的行驶区间：

S51，获取处于所述安全运梁区间范围内的所述模拟运梁行驶区间为模拟运梁放样区间；

S61，根据所述模拟运梁放样区间获取运梁放样路线，其中，所述运梁放样路线用于在施工时指导施工运梁车行进。

2.根据权利要求1所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，

步骤S20还包括：获取所述目标模拟施工节段的所述架桥机三维模型的极限架桥区间；

所述基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法还包括步骤：

S32，在符合所述外部环境三维模型不产生干涉的基础上，获取所述架桥机三维模型的模拟架桥行驶区间；

S52，获取处于所述极限架桥区间范围内的所述模拟架桥行驶区间为模拟架桥放样区间；

S62，根据所述模拟架桥放样区间获取架桥放样路线，其中，所述架桥放样路线用于在施工时指导施工架桥机行进。

3.根据权利要求1或2所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，

所述运梁车三维模型包括前炮三维模型和后炮三维模型，

步骤S20中的所述“获取目标模拟施工节段的所述运梁车三维模型在运梁过程中的安全运梁区间”具体包括：获取所述目标模拟施工节段的所述前炮三维模型的前炮安全运梁区间，获取所述目标模拟施工节段的所述后炮三维模型的后炮安全运梁区间；

步骤S40具体包括：基于所述梁体三维模型、所述前炮三维模型以及所述后炮三维模型的关联关系，获取所述前炮三维模型的模拟前炮行驶区间，获取所述后炮三维模型的模拟后炮行驶区间;

步骤S51具体包括：获取处于所述前炮安全运梁区间范围内的所述模拟前炮行驶区间为前炮运梁放样区间，获取处于所述后炮安全运梁区间范围内的所述模拟后炮行驶区间为后炮运梁放样区间；

步骤S61具体包括：根据所述前炮运梁放样区间获取前炮放样路线，根据所述后炮运梁放样区间获取后炮放样路线，其中，所述前炮放样路线用于在施工时指导施工前炮车行进，所述后炮放样路线用于在施工时指导施工后炮车行进。

4.根据权利要求3所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，

所述“根据所述前炮运梁放样区间获取前炮放样路线”的步骤具体包括；

S611，获取处于所述前炮运梁放样区间范围内的前炮目标位置点，其中，所述前炮目标位置点为所述梁体三维模型的前端与所述架桥机三维模型的前天车模型配合时所述前炮三维模型所处的位置点；

S612，根据所述全桥三维模型的弯曲信息，以所述前炮目标位置点为起点依据第一预设步距，获取处于所述前炮运梁放样区间范围内的多个第一行经点；

S613，将所述前炮目标位置点以及所述行经点的数列进行线性拟合得到所述前炮放样路线。

5.根据权利要求3所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，

所述“根据所述后炮运梁放样区间获取后炮放样路线”的步骤包括；

S614，获取处于所述后炮运梁放样区间范围内的后炮第一目标位置点，其中，所述后炮第一目标位置点为所述梁体三维模型的前端与所述架桥机三维模型的前天车模型配合时的所述后炮三维模型所处的位置点；

S615，获取处于所述后炮运梁放样区间范围内的后炮第二目标位置点，其中，所述后炮第二目标位置点为所述梁体三维模型的后端与所述架桥机三维模型的后天车模型配合时的所述后炮三维模型所处的位置点；

S616，根据所述全桥三维模型的弯曲信息，以所述后炮第一目标位置点为起点依据第二预设步距，获取处于所述后炮运梁放样区间范围内的多个第二行经点；

S617，将所述后炮第一目标位置点、所述后炮第二目标位置点以及所述第二行经点的数列进行线性拟合得到所述后炮放样路线。

6.根据权利要求4所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，所述步骤S613包括：

将所述前炮目标位置点以及所述第一行经点的数列进行线性拟合得到所述前炮三维模型的前炮行驶轨迹拟合曲线；

将所述前炮行驶轨迹拟合曲线按第一验证步距离散出多个第一验证点，基于BIM技术对每一个所述第一验证点进行干涉检查分析，其中，所述第一验证步距小于所述第一预设步距；

若所述干涉检查分析通过，确定所述前炮行驶轨迹拟合曲线为前炮车放样路线。

7.根据权利要求5所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，

所述步骤S617包括：

将所述后炮第一目标位置点、所述后炮第二目标位置点以及所述第二行经点的数列进行线性拟合得到所述后炮三维模型的后炮行驶轨迹拟合曲线；

将所述后炮行驶轨迹拟合曲线按第二验证步距离散出多个第二验证点，基于BIM技术对每一个所述第二验证点进行干涉检查分析，其中，所述第二验证步距小于所述第二预设步距；

若所述干涉检查分析通过，确定后炮行驶轨迹拟合曲线为后炮车放样路线。

8.根据权利要求2所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，步骤S62具体包括：

根据所述模拟架桥放样区间以及弯曲信息获取所述架桥拟合路线，

将所述架桥拟合路线离散出多个架桥验证点，基于BIM技术对每一个所述架桥验证点进行干涉检查分析；

若所述干涉检查分析通过，确定所述架桥拟合路线为所述架桥放样路线。

9.根据权利要求3所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，还包括步骤：

获取施工时施工前炮车的前炮当前位置信息，若所述前炮当前位置信息偏离所述前炮放样路线超出前炮监测阈值则发出预警；

获取施工时施工后炮车的前炮当前位置信息，若所述后炮当前位置信息偏离所述后炮放样路线超出后炮监测阈值则发出预警。

10.根据权利要求3所述的基于BIM模拟的小半径预制梁架设路径规划方法，其特征在于，

获取施工时施工架桥机的当前过孔位置信息，若所述当前过孔位置信息偏离所述架桥放样路线超出架桥监测阈值则发出预警。

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