基于BIM技术的钢桥面铺装施工仿真模拟研究

摘要

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作为我国建筑业重点发展的信息化技术，已成功应用于建筑工程项目的全生命周期，而在交通基础设施建设行业的应用仍处于起步阶段。工程实践证明，BIM技术的应用不仅能够提高工程完成质量，还能大大地缩短工期和降低建设成本。对于钢桥面铺装工程而言，高效的施工组织管理和严格的施工工艺控制是保证钢桥面铺装施工质量的关键。因此，本文探索性地研究应用BIM技术对钢桥面铺装施工过程进行仿真模拟的具体方法，主要内容包括： （1）从铺装材料、铺装层结构和施工工艺三方面归纳钢桥面典型铺装的特点，定义了钢桥面铺装的4种施工仿真要素即钢桥、钢桥面铺装、施工机械以及施工计划。然后从它们建模实现的角度进行分析，引入了细节层级（Levelof Details,LOD）的概念，并根据施工模拟的需求确定了施工仿真要素的建模精度应达到LOD300的细节层级。 （2）通过将钢桥面典型铺装的特点与BIM施工模拟技术相结合，提出了基于BIM技术实现钢桥面铺装施工仿真模拟的实施流程。基于该实施流程及BIM技术相关研究，建立了基于BIM技术的钢桥面铺装施工仿真模拟系统的总体框架，其详细描述了实现施工仿真模拟的技术架构以及施工仿真模拟系统的实施框架模型。实施框架模型将系统按功能分为BIM数据库模块、建模设计模块以及施工模拟模块，并阐述了它们的具体功能。 （3）通过解析IFC（IndustryFoundation Classes，工业基础类）数据文件以及对比不同类型BIM数据库的特点，选择了关系型数据库（MySQL软件）作为BIM数据库模块的内核平台，并对其进行概念设计与逻辑设计，初步实现了存储IFC数据的功能；对比了商用主流BIM核心建模软件的优劣，选择了Revit软件作为建模设计模块的内核平台，并对其进行二次开发，实现了与BIM数据库的数据链接。然后基于参数化建模的思想，提出了施工子信息模型构件族库的构成框架及其建模方法。本文以九江长江公路大桥为例，详细阐述了施工仿真要素的构件族库的建模过程以及施工子信息模型的拼装方法，并实现了九江长江公路大桥模型的拼装。 （4）选择Navisworks软件作为施工模拟模块的内核平台，并基于Navisworks平台提出了构建施工仿真信息模型的方法以及实现钢桥面铺装4D施工模拟的技术流程。本文使用钢桥面铺装施工仿真模拟系统对九江长江公路大桥钢桥面铺装层施工进行4D施工模拟，验证了本文所构建的钢桥面铺装施工仿真模拟系统的功能。最后从施工方案比选、优化施工进度计划、施工场地布置以及施工资源管理等方面分析了BIM技术为钢桥面铺装施工带来的优化。 本文建立了钢桥面铺装施工仿真模拟的实施流程，证明了该实施流程是切实可行并且具有实际工程应用价值的，为在钢桥面铺装工程领域进一步应用BIM技术提供了理论指导。

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