BIM技术在图形流桥梁工程方面的应用案例分析（142页）

1、BIM在图形流桥梁工程的应用案例分析（142页）黄 羚一、路桥工程及其求解规律；二、BIM及PM技术三、工程问题求解方法四、工程问题求解计算机实现模式；五、工程问题求解的图形流建模技术六、功能图形对象的基本特点；七、图形流技术的优点八、图形流技术的研究方法；九、图形流技术的研究现状；十、图形系统的特点；十一、BIM及PM应用应用模式；十二、取得的成果；十三、计算演示。一、路桥工程问题及其求解规律内涵临时结构的整体、局部及个性化特征；综合应用多学科知识；综合应用相关技术规范；存在丰富的意图表达。求解方案多样化；一种求解方案涉及众多的求解步骤；一个合适的方案通常需要多种方案的反复比选；众多设计参数

2、的反复修改；十几个甚至几十次甚至上百次的有限元力学计算；需要应用工程专家经验、专家方案；涉及大量可变长非结构化的工程数据，包括规范、结构、力学、意图、工程关系等数据；涉及复杂的工程图形，工程图形内涵工程关系。 现有的工程问题的计算机求解技术还不能很好支持上述特征。存在的问题单层贝雷梁模式双层贝雷梁模式双层型钢支架模式碗扣与型钢拖架联合模式好的工程问题求解技术的标志好的解题方法应该反映工程问题的本质特征；更加人性化，符合大脑的自然思维模式。二、BIM 及PM 技术BIM 技术：建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基

3、础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。BIM 远没有反映路桥工程特征 路桥BIM:路桥施工问题专家思维特征的模型化 路桥工程信息模型PM技术：项目管理信息模型。 涉及：成本、工程量、工期进度、安全、培训、合同、设备、人员、日志等。路桥PM技术：对路桥工程项目管理规律特征的模型化技术专家规律和专家思维三、工程问题求解方法将复杂的工程问题规划分解成一系列便于实现的子问题；各子问题或子步骤彼此独立又协同合作；对各子问题应用相关理论方法求解实现。 求解特点选择一个合适方案，或者方案优化;同一方案中的众多参数选择；一个

4、合适的方案，通常需要多次甚至几十次的有限元力学计算。计算内容包括：模板；纵、横向方木；纵向、横向分配梁；拖架；连接等；彼此独立又相互影响，按步骤计算。四、工程问题计算机求解模式数据文件模式；对话框模式；命令流模式（脚本模式）； Command(f1,f2,fn)-命令行命令流模式示例ET,6,Link8 !定义第6个单元类型参考号，单元类型为Link8KEYOPT,3,7,1 !定义单元左端绕Z轴角位移自由度释放类型号为3KEYOPT,5,8,1 !定义单元右端绕Z轴角位移自由度释放类型号为5MP,EX,1,200000000 !定义弹性模量MP,prxy,1,0.16 !定义泊松比MP,DE

5、NS,1,78 !定义单元容重K,1,0,4 !定义关键点K,2,2,4 !定义关键点典型的软件代表ANSYS、MIDAS、桥梁博士、结构力学求解器及许多其它工程软件 特点：命令流、对话框、可视化，图形交互；缺点：工程问题求解特征的表达上不充分。五、图形流技术相对于目前流行的命令流技术提出的一种工程问题求解建模技术；对于工程应用问题进行规划分解，将它们分解为一系列便于实现的子步骤；每个子步骤用一个或若干个彼此独立又协同合作的功能图形对象加以描述；通过创建、操作和推演各个功能图形对象来实现工程问题全过程动态求解。命令流技术图形流技术万能杆件空间结构图形流主梁节段桥墩节段预应力钢束三维约束与荷载图

6、形流模型命令流模型.单元节段线路中线:任意缓和曲线节段桩线荷载、约束平面位置与属性ANSYS命令流!1.前处理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、功能图形对象的基本特点功能图形对象类型是图形流技术的基本专业功能对象和模型描述单元；长期研究的一种图形对象类型；具有工程属性、专业功能、彼此独立又协同合作；工程属性任意可变长、非结构化；可创建、操作和推演（与命令流可编程类似）抽象于工程图形的整体、局部或某个意图、符

7、号等；内涵某种工程关系、规范信息、工程图形特征及相关专家知识等信息；容易被识别和易于理解，面向工程思维或自然思维，适合工程问题求解特征。功能图形对象间的协同合作关系七、图形流技术的优点图形表达意图比文本表达意图更直观、形象。多学科、多专业的无缝集成，以面向个性化应用为目标；面向问题的高层次工程概念而不是点、线、面、体的低级信息，知识推演；面向工程问题的本质特征，面向的是工程模型，支持对结构整体与局部结构特征、技术规范、力学特征，个性特征；支持全过程无缝推演（写命令流，填对话框）；工程应用的各步骤的技术协同；一个功能图形对象就是一个小型应用程序，若干功能图形对象组合可以完成更大的应用；通过开发一

8、个新的功能图形对象，并与其它功能图形对象协同合作可以开发出丰富多样的应用功能；高效率：与文字表达相比，用图形表达模型更加高效，支持意图表达。支持应用问题求解全过程；可自动生成命令流，。 图形流技术是一种工程知识的应用或推演技术！关注工程概念和工程特征！支持方案的反复快速修改与评估；快速掌握，快速学习，快速提高综合职业技能；求解过程不容易出错，容易控制计算过程。八、图形流技术的研究方法图形流技术是工程问题求解的新理念，新方法，其研究分三个层次：建模理论：CAD技术发展历史表明，什么样的建模理论决定了软件产品的品质和基础，软件更新换代的基础，市场竞争力的基础。II实现环境：相应的交互式图形系统及工

9、程数据库管理系统 AutoCAD； SolidWork； Pro/Engineer等。III工程应用：采用建模理论、实现环境，针对具体工程应用进行求解。图形流技术研究的三个层次面向图形对象的图形元素：针对图形对象的图形元素进行创建和编辑，建立求解模型，通用性好，但求解效率不高；面向图形对象中的整体和局部特征:基于特征的求解;有较高的效率面向工程特征：只要给定若干工程特征即可建立工程问题求解模型，建模效率最高、可以实现快速求解。 面向应用、最容易理解和实现、但在软件开发上困难。九、图形流技术的研究现状已完成建模理论研究与实现环境开发；完成了部分应用开发路桥施工测量计算系统桥梁施工计算系统十、图形

10、系统的开发需要研制面向功能图形对象的交互式图形系统；需要融合相关的工程数据库管理系统；可提供了面向直线、圆、圆弧、尺寸、文本等基本图形绘制、编辑及常用辅助绘图功能；可以便捷管理各种复杂多样的功能图形对象；现有的AutoCAD是面向通用几何作图的，不具有图形技术的体系结构；对AutoCAD二次开发也存在工程特征的充分表达上存在缺陷。十一、BIM及PM应用模式寻找有价值的工程应用，关注工程应用；研究工程应用的专家求解技术，规划其求解步骤；开发功能图形对象，应用验证。无需要关注数据结构,自然语言编写代码.将复杂程序开发转化成一系列简单程序开发，统一规范的开发模式，类似命令流开发,有时开发比直接编命令

11、流效率高。十、取得的成果I（桥梁施工安全计算）平面结构力学快速建模与计算，使结构力学计算变成了一种及其简单的作图过程。杆件结构的ANSYS命令流自动生成，使杆系结构力学ANSYS命令流生成简单化和高效率；满堂支架施工力学计算；0#块拖架施工力学计算；挂篮施工力学计算；贝雷梁施工力学计算；军用梁施工力学计算；万能杆件施工力学计算；钢板桩施工力学计算；模板施工力学计算；缆索吊装计算、斜拉扣挂索力快速计算；连续梁桥或刚构桥悬臂施工计算的快速建模，自动收成MIDAS的MCT命令流，通过MIDAS实现桥梁悬臂施工过程计算；全线信息管理任意截面及组合截面的截面特性快速计算；汇交或一般平面力系的静力平衡计算

12、，可以实现未知力的求解；实腹式、格构式压杆稳定性计算；压弯杆计算；连续梁、刚构及任意平面曲线桥的ANSY三维命令流自动生成技术。十二、取得的成果II（路桥施工测量计算） 研发了一套高性能集成化路桥施工测量计算系统，为路桥施工测量计算提供了一种全新的计算实现模式，实现了路桥施工测量 计算的简单化和高效率。任意线路中线模型与中边桩坐标计算；桥涵结构物计算机模拟放样；铁路简支桥梁计算机模拟架梁；铁路桥墩纵向和横向偏心时的坐标计算；桥梁垫石三维坐标计算；多样化的线路多个中、边桩坐标的批量计算、坐标正反算；线路中线的断链处理;铁路右线间距及中心点坐标批量计算；任意桥墩、箱涵、管涵、锥坡等桥涵结构物坐标批

13、量计算； 考虑挡墙、多级边坡、边沟的路基横断面三维坐标批量计算方法；典型路基横断面地面三维坐标的自动批量带帽；考虑挡墙、多级边坡、边沟的一般路基横断面上地面三维坐标的自动带帽；路面横坡及高程检查时的三维坐标计算；坡口点批量计算方法;路基横断面任意点检查方法；隧道断面超欠挖分析;隧道断面炮眼放样计算；削竹式隧道断面三维坐标计算；隧道断面上任意点三维坐标计算；曲线隧道施工测量计算技术；道路施工测量计算信息化管理；施工放样标准化表格定制处理技术。性能特点同一个图形页面中可解多个结构力学题目；多页面图形窗口管理模式，一个工程可以管理数量不限的结构力学算例；可以模拟各种结构力学的动态求解过程；计算过程内涵结构的力学、结构、规范及专家求解方案的专业知识。十三、图形流技术与前处理前处理是对工程结构有限元计算建模技术；工程问题求解问题的本质说明与前处理的本质差异；工程问题求解本质：工程概念、多步骤、跨学科综合应用、专家求解方案、技术规范、集成求解、强调系统集成；十二、图形流技术的发展空间是一种面向应用前端的工程问题求解技术；若干图形符号表达、创建、操作和推演工程问题；与AUTOCAD、AN