BIM技術在圖形流橋梁工程方面的應用案例分析（142頁）

1、BIM在圖形流橋梁工程的應用案例分析（142頁）黃 羚一、路橋工程及其求解規(guī)律；二、BIM及PM技術三、工程問題求解方法四、工程問題求解計算機實現模式；五、工程問題求解的圖形流建模技術六、功能圖形對象的基本特點；七、圖形流技術的優(yōu)點八、圖形流技術的研究方法；九、圖形流技術的研究現狀；十、圖形系統的特點；十一、BIM及PM應用應用模式；十二、取得的成果；十三、計算演示。一、路橋工程問題及其求解規(guī)律內涵臨時結構的整體、局部及個性化特征；綜合應用多學科知識；綜合應用相關技術規(guī)范；存在豐富的意圖表達。求解方案多樣化；一種求解方案涉及眾多的求解步驟；一個合適的方案通常需要多種方案的反復比選；眾多設計參數

2、的反復修改；十幾個甚至幾十次甚至上百次的有限元力學計算；需要應用工程專家經驗、專家方案；涉及大量可變長非結構化的工程數據，包括規(guī)范、結構、力學、意圖、工程關系等數據；涉及復雜的工程圖形，工程圖形內涵工程關系。 現有的工程問題的計算機求解技術還不能很好支持上述特征。存在的問題單層貝雷梁模式雙層貝雷梁模式雙層型鋼支架模式碗扣與型鋼拖架聯合模式好的工程問題求解技術的標志好的解題方法應該反映工程問題的本質特征；更加人性化，符合大腦的自然思維模式。二、BIM 及PM 技術BIM 技術：建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基

3、礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協調性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點。BIM 遠沒有反映路橋工程特征 路橋BIM:路橋施工問題專家思維特征的模型化 路橋工程信息模型PM技術：項目管理信息模型。 涉及：成本、工程量、工期進度、安全、培訓、合同、設備、人員、日志等。路橋PM技術：對路橋工程項目管理規(guī)律特征的模型化技術專家規(guī)律和專家思維三、工程問題求解方法將復雜的工程問題規(guī)劃分解成一系列便于實現的子問題；各子問題或子步驟彼此獨立又協同合作；對各子問題應用相關理論方法求解實現。 求解特點選擇一個合適方案，或者方案優(yōu)化;同一方案中的眾多參數選擇；一個

4、合適的方案，通常需要多次甚至幾十次的有限元力學計算。計算內容包括：模板；縱、橫向方木；縱向、橫向分配梁；拖架；連接等；彼此獨立又相互影響，按步驟計算。四、工程問題計算機求解模式數據文件模式；對話框模式；命令流模式（腳本模式）； Command(f1,f2,fn)-命令行命令流模式示例ET,6,Link8 !定義第6個單元類型參考號，單元類型為Link8KEYOPT,3,7,1 !定義單元左端繞Z軸角位移自由度釋放類型號為3KEYOPT,5,8,1 !定義單元右端繞Z軸角位移自由度釋放類型號為5MP,EX,1,200000000 !定義彈性模量MP,prxy,1,0.16 !定義泊松比MP,DE

5、NS,1,78 !定義單元容重K,1,0,4 !定義關鍵點K,2,2,4 !定義關鍵點典型的軟件代表ANSYS、MIDAS、橋梁博士、結構力學求解器及許多其它工程軟件 特點：命令流、對話框、可視化，圖形交互；缺點：工程問題求解特征的表達上不充分。五、圖形流技術相對于目前流行的命令流技術提出的一種工程問題求解建模技術；對于工程應用問題進行規(guī)劃分解，將它們分解為一系列便于實現的子步驟；每個子步驟用一個或若干個彼此獨立又協同合作的功能圖形對象加以描述；通過創(chuàng)建、操作和推演各個功能圖形對象來實現工程問題全過程動態(tài)求解。命令流技術圖形流技術萬能桿件空間結構圖形流主梁節(jié)段橋墩節(jié)段預應力鋼束三維約束與荷載圖

6、形流模型命令流模型.單元節(jié)段線路中線:任意緩和曲線節(jié)段樁線荷載、約束平面位置與屬性ANSYS命令流!1.前處理FINISH/CLEAR/Prep7/VIEW,1,1,1,1 ET,1,SOLID95MP,EX,1,3.45E10MP,PRXY,1,0.2r,2,0.01,0.1latt,2,2,2esize,1lmesh,all六、功能圖形對象的基本特點功能圖形對象類型是圖形流技術的基本專業(yè)功能對象和模型描述單元；長期研究的一種圖形對象類型；具有工程屬性、專業(yè)功能、彼此獨立又協同合作；工程屬性任意可變長、非結構化；可創(chuàng)建、操作和推演（與命令流可編程類似）抽象于工程圖形的整體、局部或某個意圖、符

7、號等；內涵某種工程關系、規(guī)范信息、工程圖形特征及相關專家知識等信息；容易被識別和易于理解，面向工程思維或自然思維，適合工程問題求解特征。功能圖形對象間的協同合作關系七、圖形流技術的優(yōu)點圖形表達意圖比文本表達意圖更直觀、形象。多學科、多專業(yè)的無縫集成，以面向個性化應用為目標；面向問題的高層次工程概念而不是點、線、面、體的低級信息，知識推演；面向工程問題的本質特征，面向的是工程模型，支持對結構整體與局部結構特征、技術規(guī)范、力學特征，個性特征；支持全過程無縫推演（寫命令流，填對話框）；工程應用的各步驟的技術協同；一個功能圖形對象就是一個小型應用程序，若干功能圖形對象組合可以完成更大的應用；通過開發(fā)一

8、個新的功能圖形對象，并與其它功能圖形對象協同合作可以開發(fā)出豐富多樣的應用功能；高效率：與文字表達相比，用圖形表達模型更加高效，支持意圖表達。支持應用問題求解全過程；可自動生成命令流，。 圖形流技術是一種工程知識的應用或推演技術！關注工程概念和工程特征！支持方案的反復快速修改與評估；快速掌握，快速學習，快速提高綜合職業(yè)技能；求解過程不容易出錯，容易控制計算過程。八、圖形流技術的研究方法圖形流技術是工程問題求解的新理念，新方法，其研究分三個層次：建模理論：CAD技術發(fā)展歷史表明，什么樣的建模理論決定了軟件產品的品質和基礎，軟件更新換代的基礎，市場競爭力的基礎。II實現環(huán)境：相應的交互式圖形系統及工

9、程數據庫管理系統 AutoCAD； SolidWork； Pro/Engineer等。III工程應用：采用建模理論、實現環(huán)境，針對具體工程應用進行求解。圖形流技術研究的三個層次面向圖形對象的圖形元素：針對圖形對象的圖形元素進行創(chuàng)建和編輯，建立求解模型，通用性好，但求解效率不高；面向圖形對象中的整體和局部特征:基于特征的求解;有較高的效率面向工程特征：只要給定若干工程特征即可建立工程問題求解模型，建模效率最高、可以實現快速求解。 面向應用、最容易理解和實現、但在軟件開發(fā)上困難。九、圖形流技術的研究現狀已完成建模理論研究與實現環(huán)境開發(fā)；完成了部分應用開發(fā)路橋施工測量計算系統橋梁施工計算系統十、圖形

10、系統的開發(fā)需要研制面向功能圖形對象的交互式圖形系統；需要融合相關的工程數據庫管理系統；可提供了面向直線、圓、圓弧、尺寸、文本等基本圖形繪制、編輯及常用輔助繪圖功能；可以便捷管理各種復雜多樣的功能圖形對象；現有的AutoCAD是面向通用幾何作圖的，不具有圖形技術的體系結構；對AutoCAD二次開發(fā)也存在工程特征的充分表達上存在缺陷。十一、BIM及PM應用模式尋找有價值的工程應用，關注工程應用；研究工程應用的專家求解技術，規(guī)劃其求解步驟；開發(fā)功能圖形對象，應用驗證。無需要關注數據結構,自然語言編寫代碼.將復雜程序開發(fā)轉化成一系列簡單程序開發(fā)，統一規(guī)范的開發(fā)模式，類似命令流開發(fā),有時開發(fā)比直接編命令

11、流效率高。十、取得的成果I（橋梁施工安全計算）平面結構力學快速建模與計算，使結構力學計算變成了一種及其簡單的作圖過程。桿件結構的ANSYS命令流自動生成，使桿系結構力學ANSYS命令流生成簡單化和高效率；滿堂支架施工力學計算；0#塊拖架施工力學計算；掛籃施工力學計算；貝雷梁施工力學計算；軍用梁施工力學計算；萬能桿件施工力學計算；鋼板樁施工力學計算；模板施工力學計算；纜索吊裝計算、斜拉扣掛索力快速計算；連續(xù)梁橋或剛構橋懸臂施工計算的快速建模，自動收成MIDAS的MCT命令流，通過MIDAS實現橋梁懸臂施工過程計算；全線信息管理任意截面及組合截面的截面特性快速計算；匯交或一般平面力系的靜力平衡計算

12、，可以實現未知力的求解；實腹式、格構式壓桿穩(wěn)定性計算；壓彎桿計算；連續(xù)梁、剛構及任意平面曲線橋的ANSY三維命令流自動生成技術。十二、取得的成果II（路橋施工測量計算） 研發(fā)了一套高性能集成化路橋施工測量計算系統，為路橋施工測量計算提供了一種全新的計算實現模式，實現了路橋施工測量 計算的簡單化和高效率。任意線路中線模型與中邊樁坐標計算；橋涵結構物計算機模擬放樣；鐵路簡支橋梁計算機模擬架梁；鐵路橋墩縱向和橫向偏心時的坐標計算；橋梁墊石三維坐標計算；多樣化的線路多個中、邊樁坐標的批量計算、坐標正反算；線路中線的斷鏈處理;鐵路右線間距及中心點坐標批量計算；任意橋墩、箱涵、管涵、錐坡等橋涵結構物坐標批

13、量計算； 考慮擋墻、多級邊坡、邊溝的路基橫斷面三維坐標批量計算方法；典型路基橫斷面地面三維坐標的自動批量帶帽；考慮擋墻、多級邊坡、邊溝的一般路基橫斷面上地面三維坐標的自動帶帽；路面橫坡及高程檢查時的三維坐標計算；坡口點批量計算方法;路基橫斷面任意點檢查方法；隧道斷面超欠挖分析;隧道斷面炮眼放樣計算；削竹式隧道斷面三維坐標計算；隧道斷面上任意點三維坐標計算；曲線隧道施工測量計算技術；道路施工測量計算信息化管理；施工放樣標準化表格定制處理技術。性能特點同一個圖形頁面中可解多個結構力學題目；多頁面圖形窗口管理模式，一個工程可以管理數量不限的結構力學算例；可以模擬各種結構力學的動態(tài)求解過程；計算過程內涵結構的力學、結構、規(guī)范及專家求解方案的專業(yè)知識。十三、圖形流技術與前處理前處理是對工程結構有限元計算建模技術；工程問題求解問題的本質說明與前處理的本質差異；工程問題求解本質：工程概念、多步驟、跨學科綜合應用、專家求解方案、技術規(guī)范、集成求解、強調系統集成；十二、圖形流技術的發(fā)展空間是一種面向應用前端的工程問題求解技術；若干圖形符號表達、創(chuàng)建、操作和推演工程問題；與AUTOCAD、AN