BIM桥梁建模案例:特殊桥型(斜交钢梁桥)BIM模型创建难点
文章来源:慧远BIM
桑淤大桥拟建于浙江省衢州市,是“江山市淤头至衢州绿色产业集聚区贺村姜家公路工程规模调整(补充工程)”的关键性工程,大桥上跨江山港。桥梁起点桩号为K15+800.2,终点桩号为K16+055.77,桥梁全长255.57m。桥型为四跨连续双塔单索面双排索混合梁斜塔斜拉桥。该桥由衢州市交通设计有限公司设计,浙江慧远工程数据技术有限公司提供BIM咨询。
桑淤大桥三维模型
重难点1:斜交钢箱梁空间模型建立
问题:钢梁全长132m,斜交角度为25度,钢梁分为31个拼装单位,由顶底板、腹板、横隔板以及各类加劲构成,包含双向2%横坡以及从1.1%变化至-0.3%的缓和纵坡。由于横纵坡以及斜交存在,使得钢梁在缓和曲线段模型以及定位点都不同,这使得模型采用常规方法难以实现。
解决方法:通过沿桥梁中心线放置轮廓并斜切的方式生成梁段。
由于钢梁构件杂定位点多,因此能采用几何方式实现的尽量不要采用计算的方式,这样可以减少工作量。通过dynamo生成桥梁中心线并沿中心线放样正交轮廓,能确保整体模型的定位准确性,在构件位置处沿斜交角度切出所需构件或者生成新轮廓,这样就能在较小的计算量下通过几何方式创建空间定位的复杂钢梁构件,例如下图为包含纵坡的斜交钢梁横隔板模型。这种方式在斜交构件中较为适用,不过需要注意构件轻量化的问题。
斜交横隔板
钢梁半剖模型
重难点2:斜交混凝土梁箱梁建模
问题:斜交混凝土箱梁的实体模型创建较简单,但是空心模型变化较多,创建较为复杂,采用常规的轮廓融合无法实现。
解决方法:采用沿桥向正投影轮廓转换为斜交轮廓生成空心模型并沿斜交方向进行修剪的方式创建空心。
斜交混凝土箱梁模型
空心箱梁的基本建模思路是采用dynamo进行实心模型与空心模型剪切的方式生成。而实心与空心模型通过轮廓融合的形式生成,绘制正交截面轮廓,通过正交轮廓线的斜面投影来生成斜交轮廓,再通过斜交轮廓融合的方式来创建模型,对于较为复杂的空心模型只要在其之上进行精细化处理便可。
斜交梁空心模型生成
重难点3:混凝土预应力模型创建
问题:预应力空间变化形式复杂,预应力定位点较多。
解决方法:预应力模型创建的基本思路十分明确,确定预应力关键点定位坐标,通过坐标点创建预应力模型。
预应力整合模型
这里拿沿桥向布置的预应力举例说明:首先确定平曲线以及纵曲线的相对关键定位点,关键定位点为曲线直转曲、曲转直以及曲转曲的转折点,如下图所示。相对定位点确定以后需要根据桥梁中心线转换为绝对定位坐标,转换过程中需要注意一些细节问题,例如这里的竖曲线需要满足桥梁纵坡(相对坐标以底板线为参照)。
预应力生成
确定定位点以后通过编写脚本来生成预应力平曲线以及竖曲线,脚本能简化流程减少出错机率。再通过两曲线投影相交的方式进行预应力生成。
采用投影的方式生成预应力,能减少预应力定位点的计算量,尤其是对于斜腹板处这种定位较复杂的预应力,简化的效果更佳。但是采用投影方式进行建模偶尔会出现模型无法生成的情况(这与软件的计算方式有关),这也是该方法的一大缺点。
Python脚本
应用重点:钢梁碰撞以及空间分析
本项目重点关心的问题为复杂钢梁拼装节点及复杂部位的钢结构碰撞问题和钢结构安装预应力张拉过程中的空间问题,部分成果图如下。
塔梁结合部位
索塔结合部位
张拉空间分析(红色)
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