大型铁路站房的BIM建模技术及其沉降变形可视化研究

摘要

随着铁路建设的规模越来越大，相应所需要建设的交通枢纽站也越来越多，其结构也越发复杂，传统沉降监测反馈施工的方式略显冗杂且不直观，已经无法完全满足现如今铁路车站的建设管理要求，而BIM技术强大的可视化、仿真性特点正好能较好的完善此方面的不足。　　依托新建铁路重庆西站项目，首先详细介绍了BIM和GIS的区别与融合，讨论了工程沉降监测上BIM技术的适应性；随后采用BIM平台的核心建模软件Revit，对铁路重庆西站进行了三维仿真模型的搭建，从车站的BIM建模流程、前期准备、搭建车站各个BIM基元模型等几个方面展开了详细论述；其次详细介绍了铁路车站站房及雨棚的沉降监测方案，并对现场监测的结果进行了具体分析；最后以Revit为开发平台，开发了基于BIM技术的沉降变形模型可视化插件，并选择了车站模型中的沉降缝附近区域来作为分析对象，直观清晰地展现了车站结构的沉降变化。主要研究内容和成果如下：　　(1)BIM技术对铁路车站沉降监测可视化是适应的，也是目前有待研究的。基于三维可视化模型基础而附加的信息元素，将铁路车站沉降监测成功创建成具有结构化信息数据库的BIM模型，且数据对象粒度可以达到最小的基元模型级。与此同时，也可让用户通过搭建的三维信息仿真模型快速直观地获取最新、最准确完整的沉降数据，从而提高沉降监测数据管理的可视化和信息化水平。　　(2)采用BIM平台的核心建模软件Revit，对铁路重庆西站进行了三维仿真模型的搭建，具体包括了建筑主体模型、综合管线模型、机房模型、泵房模型、变电所模型、电气综合三维模型、安全通道模型及装饰装修模型等。所构建的铁路车站三维仿真模型，合成了设计、建造、管理等多方建筑工程的集成管理环境，为协同工作提供了坚实的基础。　　(3)铁路重庆西站的总体上的基础沉降表现为由东到西、由北到南逐渐减小的变化趋势，且最大沉降量均在12mm以内。通过对铁路车站站房及雨棚的基础进行沉降监测，分析可知：随着车站的施工进行，车站站房与雨棚的沉降量逐渐增大；在车站主体结构完成后而进行屋面钢结构安装时，整个铁路重庆西站得到基础沉降量相对趋于缓和；随着屋面系统安装逐步完成，车站基础再次出现一定的沉降变化；最终站房和高架候车区的累计沉降量稳定在10.1mm，雨棚的最大累计沉降则在11.1mm时趋于稳定，车站站房及雨棚的累计沉降量均在规范允许范围内。　　(4)基于BIM技术的沉降变形可视化模型实现的主要流程为：在建立的三维模型中导入监测数据，随后通过读取导入的监测数据，将其转换成空间三维坐标，每一个沉降监测点在模型中就是一个空间坐标点，最终生成铁路车站结构变形模型。通过该变形模型，可直观清晰地观察到结构的沉降变化，从而对沉降变形情况做出正常、异常或危险的判断性结论。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 BIM技术的研究现状

1.2.2 铁路领域中的BIM应用

1.2.3 BIM技术在工程沉降监测上的应用

1.3 主要研究内容与方法

1.4 技术路线

第2章 工程信息化测绘时代下的BIM技术适应性分析

2.1 BIM技术简介

2.1.1 BIM的基本内涵

2.1.2 BIM工具及应用标准

2.1.3 BIM实施规划

2.2 沉降监测数据信息化采集、处理和表达

2.3 BIM技术对沉降监测信息化的适应性分析

2.3.1 BIM和GIS的区别与融合

2.3.2 BIM标准不完善对BIM应用的影响分析

2.3.3 工程沉降监测上BIM技术的适应性

2.4 本章小结

第3章 铁路重庆西站的三维信息仿真模型搭建

3.1 铁路重庆西站的工程概况

3.1.1 工程地质条件

3.1.2 水文地质条件

3.2 BIM建模流程

3.3 模型搭建的前期准备

3.3.1 绘制模型线

3.3.2 族构件属性信息的录入

3.3.3 BIM的技术标准

3.4 铁路重庆西站主体结构的各基元模型搭建

3.4.1 建筑主体模型

3.4.2 机电配套设施模型

3.4.3 综合管线模型

3.4.4 其余辅助配置模型

3.5 铁路重庆西站钢结构屋盖及雨棚模型搭建

3.6本章小结

第4章 铁路重庆西站站房及雨棚的沉降监测分析

4.1 铁路重庆西站的站房结构概况

4.2 监测方案

4.2.1 监测依据与目的

4.2.2 监测内容

4.2.3 测点布置

4.3 沉降监测结果分析

4.3.1 站房沉降量分析

4.3.2 雨棚沉降量分析

4.4 本章小结

第5章 基于Revit二次开发的沉降变形可视化实现

5.1 BIM平台的二次开发

5.2 沉降变形可视化插件的各模块功能实现

5.2.1 变形监测模块

5.2.2 测点查找模块

5.2.3 监测数据管理模块

5.2.4 文件导出模块

5.3 BIM沉降变形可视化模型

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续展望

致谢

参考文献

个人简历