[分享]福厦铁路泉州湾特大桥BIM应用

时间: 2020-08-01 06:41 阅读: 次大中小

熟悉中学历史的读者或许记得市舶司之类的名词。海上丝绸之路是古代中国与外国交通贸易和文化交往的海上通道，泉州是主要的东方起点之一，今天我们就聊聊泉州湾大桥。

泉州湾特大桥属福厦铁路。福厦铁路北起福州市，接入京福高铁，南至漳州市，衔接厦深铁路，途经福清、莆田、泉州、厦门，线路全长277km。

福厦铁路泉州湾特大桥位于福建省泉州市，始于台商投资区，跨越泉州湾后进入晋江市，止于石狮市境内，桥梁全长20.3km。

为推进BIM技术在铁路桥梁设计中的应用，研究选取福厦铁路项目中的泉州湾特大桥作为BIM技术应用工程，系统介绍铁路桥梁BIM的参数化设计思路和设计流程，采用CATIA平台，建立全桥结构BIM模型，并总结BIM设计成果，为其他铁路桥梁BIM设计及各专业协同工作提供参考。

工程概况

泉州湾特大桥桥址跨越多条市区道路、高等级航道，立交情况复杂。因此全桥设立多种大跨度结构及特殊结构以保证立交、通航需求。泉州湾特大桥上部结构主要有：3 2 、2 4 m标准简支梁，主跨400 m双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥、（76+160+76）m预应力混凝土连续刚构拱、（94+168+94）m连续梁、（3×70）m多联无支座连续刚构。此外，全桥采用的梁型还包括30.1、29.6 m非标简支梁，（40+64+40）m连续梁、（60+100+60）m连续梁等数十种常用跨度连续梁结构。泉州湾特大桥桥墩结构包括圆端型实体桥墩（3～24 m）、圆端型空心桥墩（24～35m）、双薄壁墩、门式墩，桥台结构类型包括矩形填方桥台、矩形挖方桥台，基础结构包括8×Φ1.0 m、10×Φ1.0 m、24×Φ2.8m等数十种布置形式。

BIM设计流程

设计思路及流程

泉州湾特大桥中，32、24 m标准简支梁占桥全长的70%，为减少重复建模，以梁部结构、桥墩、基础、附属结构为对象，分别建立模型库，在模型组装过程中使用参数调用模型，完成全桥结构模型组装。

结合已有铁路桥梁设计经验及项目实际情况，确定了泉州湾特大桥BIM设计流程

明确泉州湾特大桥BIM设计标准、规范
创建零件库
建立可更新的参数化模型
特殊梁型工点化设计
批量模型参数化装配
全桥结构装配
模型的反馈调试与碰撞检查
工程结构算量及出图

建立参数化模型

参数化模型中参数的选取需要依据模型结构的边界条件确立。对于结构参数或坐标参数变化的标准结构，可以在建立完整结构模型的同时设立坐标参数，后期调用时通过变化参数来达到适用工点的目的。位于直线线路上的简支梁及常规跨度连续梁结构，由于其模型重复使用率高，因此采用图纸中的梁部尺寸直接进行零件库建模。在零件组装之后的模型结构中设立局部坐标系预留对外接口，保证对外参数化装配条件。

32m标准简支梁模型

对于结构变化复杂、模型参数较多、无法使用模型参数表示的情况，需将整体模型拆分、细化，提取细化后的模型变量作为参数。将拆分后的模型作为基本构件，通过在工点处使用构件直接进行模型装配，完成工点的全桥BIM模型设计。

位于曲线、缓和曲线的梁部结构，由于模型泛用性低，因此采用逐个工点建模的思路。以变截面梁段为基础，在BIM软件中建立梁段的超级副本，形成工点梁的节段参数化模型，再根据实际工程位置进行装配建模。

以变截面梁段为超级副本组装的工点梁模型

桥梁下部结构桥墩、基础在建模时，对各零件高度及控制截面尺寸等数据设定参数，建立模型。由于下部结构种类较多，因此采用以结构名称为参数的建模思路，将模型形式以参数化表达。设立局部坐标系预留对外接口，保证参数化装配条件。

桥墩、基础参数化模型库

全桥装配

铁路桥梁结构装配过程需要依托铁路线位建立与各梁部、桥墩所适配的坐标系。在各坐标系调用库中的参数化模型，完成库中模型的定位。修改模型尺寸参数以适用工点，完成装配。

梁部模型在装配时，首先需在模型库中通过设立局部坐标系预留对外接口，保证对外参数化装配条件，并在全桥装配模型中建立与之对应的定位坐标系。在插入模型后选取模型阵列定义实例化的部件，通过坐标系定位，完成梁部模型的批量装配。

梁部模型批量装配

桥梁下部结构装配不同于梁部结构的装配。下部结构参数化内容不仅涵盖结构尺寸参数信息，还涵盖结构类型信息。相比梁部装配，下部结构装配所使用的参数信息量更大。因此需要通过外部表格对下部结构设计尺寸进行统计与整理，使其与平台资源表所设立的参数模板适配。通过利用平台资源表和知识工程二次开发批量调用各桥墩、基础模板，从而实现下部结构的批量装配。