BIM可视化虚拟仿真技术在铁路隧道工程施工中的应用

BIM可视化虚拟仿真技术在铁路隧道工程施工中的应用
1引言
铁路隧道施工是高度动态的过程,作业面多、工序转换复杂,对现场进度管理、工程量核算、技术交底质量要求高。目前现场进度管理的技术手段相对落后,仍多采用二维的横道图展示形象进度,无法真实呈现现场施工工序的空间关系,难以准确表达多个作业面的施工动态过程。同时,现场技术交底一般是用二维 CAD图纸,现场施工人员的识图能力参差不齐,现场技术交底困难。
BIM 可视化虚拟仿真技术,是以三维可视化数字模型为基础,利用数字仿真,模拟模型的三维几何信息和非几何信息( 如进度、材质、体量)。通过创建面向工程结构化对象的施工建筑信息模型,可视化展示工程结构的体量以及施工方案难点。同时模型中加入时间维度,模拟施工工序,实现工程虚拟施工。基于BIM的可视化虚拟仿真技术,为隧道施工创新发展提供了突破口。
本文将研究施工BIM创建方法,技术方案的3D模型可视化设计方法,施工方案的4D模型虚拟
看门狗电路施工推演及优化的方法和流程,以及利用 BIM 模型自动核算阶段工程量的方法和流程,以辅助施工组织设计和项目管理决策。
2仿真模拟技术的应用现状
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国外的BIM技术发展主要集中在建筑行业,在其他土木建筑行业的发展则比较缓慢,相关行业标准和软件也不成熟。国外的铁路、公路行业对于BIM技术的使用,跟建筑行业相比还属于探索阶段。我国的土木建筑行业是从2002年后开始接触BIM的理念和技术,现阶段我国的BIM 发展和运用主要是以国内的一些大的设计单位为主,远没有发挥出 BIM 在建筑全生命周期的应用价值。关于隧道与地下工程主要在铁路、公路和市政公用工程中,目前能够查到的公开资料中多集中在公路和市政建设。当前整个国内的BIM发展缺乏完善的技术指导规范和数据标准,而且BIM系列软件的技术发展缓慢,从业人员中掌握BIM技术的人数严重不足。
3工程概况
新建五峰山隧道位于吉林省安图县石门镇龙城屯附近,全长2060m,为单线隧道,进口里
程DK427+280,出口里程DK429+340.隧道区属布尔哈通河峡谷低山区,沿线地形切割强烈,沟壑相间,地势起伏较大,海拔最高为672.2m,最低302.7m,最大高差369.5m;最大埋深346m,隧道进出口地势较陡,自然坡度为33°~45°,斜坡稳定。隧道进口处624.09m处于圆曲线地段,隧道出口75.36m处于缓和曲线和圆曲线地段,其余为直线地段。隧道内线路纵向坡度为4.5‰下坡。
4仿真模拟技术在铁路隧道工程施工中的应用
4.1模型构建
安全带插销仿真模拟技术的实现必须建立在三维模型基础上,利用Revit强大的建模平台,构建三维地质模型、隧道模型、开挖模型以及隧道施工中相关配套辅助设备模型。结合现有的施工方案,利用Revit建立的三维模型进行拆分,在计算机上进行虚拟演示,项目开工前,发现其中存在的问题,进而对现场的施工组织及方案进行优化。
具体建模流程体系如下图:
4.1.1三维地质模型构建
地质模型是构建区间隧道模型的基础,在此基础上添加隧道模型、开挖模型以及隧道施工中相关配套辅助设备模型实现对铁路隧道工程的仿真模拟。根据前期地质勘探和规划设计,将CAD图纸中的区间地形等高线先进行处理,然后打开Revit软件---插入选项卡点击链接CAD导入图纸---体量和场地选项卡点击地形地表---在“通过导入创建”的下拉列表内选择导入实例---选择所需图层点击确定---定义材质完成三维地形创建。
4.1.2隧道模型构建
(1)中心线设置
建模软件采用Revit参数化建模。通过导入CAD图纸拾取线的方式确定隧道平面中心线,再通过标高设置最终形成隧道三维中心线。
(2)参数设置
参数设置的合理性、全面性和可行性在很大程度上决定了建立模型的通用性和可操作性,因此参数设置在建模前期具有重要的意义。
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(3)模型建立
隧道内各部件参数化构件族的制作以设计图纸为依据,利用 Revit 软件自带的拉伸、多截面、偏移等功能命令生成隧道的三维实体,实现参数化族的定义,然后再添加构件族各种参数控制信息。
中心线及参数化族确定好以后,可通过 Dynamo 驱动参数进行修改;然后,利用 Dynamo 将设置好的参数化族像搭积木一样进行模型拼接,最终实现隧道模型的建立。
4.1.3隧道开挖模型构建
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根据五峰山隧道工程新奥法施工方案,在区间地质模型基础上,按照设计图纸进行仿真模拟开挖。
隧道在V级、V级加强、IV级围岩处采用长台阶法施工,下台阶滞后上台阶小于20m,并及时施作初期支护结构,在初期支护的保护下,逐层开挖模型台阶至基底,并进行仰拱、二
衬施工,二次衬砌紧随土方开挖及初期支护施工,拱墙衬砌与核心土步距一般情况下不超过 30m。

本文发布于:2024-09-22 09:43:57,感谢您对本站的认可!

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