大跨径波形钢腹板连续梁有限元仿真模拟 BIM技术是继CAD后在工程建设行

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BIM技术是继CAD后在工程建设行业引领的另一次重要的信息革命，具有操作的可视化、信息的完备性，信息的可扩展性、协作性、模拟性、可出图性等特征，其在工程设计、施工和运维阶段的应用范围和深度不断得到深入。
【大跨径波形钢腹板连续梁有限元仿真模拟】结构有限元仿真模拟是工程设计、施工监控的关键工作之一，如何与结构有限元仿真模拟结合是BIM技术深度应用的关键研究方向之一。 BIM技术引入中国以来，已经有很多学者对BIM技术在结构有限元仿真模拟方面进行了研究，由于数据格式的不同，导致BIM建模软件难以将三维模型完整、高效传递至有限元计算软件，实现设计计算一体化。随着BIM技术的广泛应用，设计人员对于BIM模型与有限元模型之间的数据转换的需求越来越强烈，若将BIM的可视化与有限元计算相结合，将避免重复建模，极大地提高有限元计算和分析的效率。国内学者王熊珏尝试通过编程，将Rhino软件中建立的BIM模型转换为MCT命令流，从而实现了BIM模型与MidasCivil有限元模型的转换；陈志为、吴焜等以APDL命令流的形式，实现了Revit模型与ANSYS有限元模型的转换。
本文针对大跨径波形钢腹板连续梁桥，探索BIM技术在有限元仿真模拟分析中的应用，运用Revit软件参数化建模方法建立波形钢腹板连续梁桥模型，从而避免重复建模，提高建模效率和精度；运用Dynamo可视化编程软件提取BIM模型几何参数信息，并通过Python语言编程实现BIM模型与有限元模型数据转换，进而实现在MidasCivil中对转换后的模型进行有限元仿真模拟，为桥梁施工监控提供理论数据计算和支持。
施工监控的难点
波形钢腹板桥梁兴起于20世纪80年代，此后国内外学者对这一新型桥梁形式展开了大量的研究和实践。我国于2005年自主建造了第一座波形钢腹板桥梁——光山泼河公路桥，此后陆续建成了内蒙古长虫沟大桥、鄄城黄河大桥、南水北调邢台干渠桥等桥梁，桥梁跨径也不断增大。实践证明波形钢腹板桥梁具有经济效益好、耐久性能好、结构受力更加合理、施工简单工期短等优点。
昭君黄河特大桥为包茂高速公路包头至东胜段改扩建工程包头西连接线在建的控制性工程，位于包头市与鄂尔多斯交界处，全桥总长4.3km ，共20联，分为主桥、北跨堤桥和南跨堤桥、北岸和南岸的滩地引桥。其中主桥一联长度达1520m ，采用85m+9×150m+85m波形钢腹板连续梁，上部结构为主跨150m的11跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁。单幅主梁采用单箱单室直腹板形式，左右幅箱梁关于桥梁中心线对称。单幅箱梁顶板宽12.75m ，底板宽6.75m ，建成后将成为国内联长最长的梁式桥。
昭君黄河特大桥主桥上部结构波形钢腹板PC组合箱梁采用顶底板错位施工工法，施工过程中第N-1段混凝土顶板浇筑、第N段混凝土底板浇筑与第N+1段波形钢腹板安装一起进行，昭君黄河特大桥施工监控的难点是主梁的悬臂浇筑过程中，内力和几何外形的监控。
基于BIM的桥梁有限元仿真模拟
借助Revit及其插件Dynamo ，以MCT命令流为中间媒介的方式，实现BIM模型与MidasCivil有限元模型的数据转换。
BIM建模软件选择
BIM核心建模软件的选择是实现BIM技术应用所面临的第一个问题。市场上BIM应用软件种类繁多，如Autodesk公司的Revit软件、Dassault公司的CATIA软件、Bentley系列软件等。 Revit软件最早应用于建筑工程行业，是目前工程建设行业应用比较多的一款建模软件，具有强大的三维参数化建模、数据管理和共享功能，近年来在桥梁建设行业的应用也不断增多。其自带的一款功能强大的可视化编程插件Dynamo ，可以通过与Python语言相结合的可视化编程的方式进行异形结构建模，并辅助Revit管理模型工程数据管理，使得Revit在使用过程中更加灵活，从而适应实际工程应用需求。
昭君黄河特大桥波形钢腹板连续梁桥，需要建立顶板底板的混凝土结构和波形钢腹板结构，为方便后续应用，本文采用Autodesk公司的BIM建模软件Revit ，建立了参数化的昭君黄河特大桥主桥的BIM模型，并赋予模型相关参数。

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昭君黄河特大桥主桥主梁BIM模型

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