基于BIM的水运工程结构健康监测及其可视化

摘要

随着绿色建筑理念的兴起和水运工程向着大型化、深水化和现代化的方向发展，传统水运工程建造方式粗糙，材料、人力、物力等浪费严重的现象被放大，且后期结构健康没有得到充分监测，对于危险没有实时预警机制等缺点一直制约着水运工程向绿色和智能方向的发展。随着BIM（建筑信息模型）的广泛应用，智慧建造与运维管理成为发展的趋势，本文提出了基于BIM的水运工程结构健康监测及其可视化系统来解决水运工程结构健康监测可视化程度不高的问题。而水运工程的覆盖面较广，难以做全面研究，固本文以水运工程中的护岸及栈桥为研究对象，主要研究内容有： （1）为解决Revit建模软件缺少适用于水运工程护坡块体的问题，本文利用Revit建模软件进行了水运工程护坡块体族库的设计，包括四脚空心块族、栅栏板族及扭工字块族等，建立了护岸的信息模型，并利用Navisworks可视化和仿真软件对护岸模型的施工组织流程进行了全过程的可视化仿真。 （2）模型的IFC文件进行数据查询和定位，通过对IFC文件的解析实现了对BIM模型几何数据、材质数据的提取。 （3）将所建造的BIM模型上传到BIMFACE二次开发平台当中，实现了3D的BIM模型在浏览器网页的轻量化显示，克服了模型查看对于软件和硬件高配置的依赖，实现了模型在任意电脑终端的自由查看功能。在BIMFACE基础上进行网页的二次开发，提出了水运工程结构健康监测数据可视化和结构安全预警系统。 （4）以某护岸工程为例，利用Navisworks软件实现了护岸施工流程的可视化仿真。此外，将该护岸工程及某栈桥工程应用于本文提出的水运工程结构健康监测数据可视化和结构安全预警系统，实现了护岸工程越浪量和地基不均匀沉降监测的实时预警功能以及栈桥应力监测数据实时显示和实时弹窗预警功能，该栈桥预警阀值可根据工程需要进行调节。以上两个实际工程案例验证了该系统的可行性。

目录

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 基于BIM的结构健康监测及其可视化的研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 基于BIM的水运工程结构健康监测及其可视化系统

2.1 BIM、工程可视化仿真及结构健康监测模型基本方法

2.1.1 BIM及软件介绍

2.1.2 工程可视化仿真

2.1.3 结构健康监测

2.2 系统的核心框架

2.3 系统的可视化模块

2.3.1 水运工程结构BIM模型的建造

2.3.2 水运工程施工可视化仿真

2.3.3 基于BIMFACE平台的BIM模型轻量化显示

2.4 系统的监测模块

2.5 系统的预警模块

2.6 本章小结

3 护岸工程应用案例

3.1 工程背景介绍

3.2 工程的建模、监测及预警需求分析

3.3 应用案例说明

3.4 系统部署

3.5 系统原型开发

3.5.1 系统开发环境

3.5.2 系统实现分析

3.6 本章小结

4 栈桥工程应用案例

4.1 工程背景介绍

4.2 应用案例说明

4.3 系统部署

4.4 系统原型开发

4.4.1 系统开发环境

4.4.2 技术依据

4.4.3 系统实现分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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