基于达索系统3D体验平台的铁路土建工程.docx

       为了解决铁路土建工程建筑信息模型(BIM,Building Information Modeling)设计过程中出现的重复建模、数据传递不畅问题, 从协同设计环境出发,围绕“骨架-模板”设计方法,对路基、桥梁、隧道专业BIM设计技术及专业间接口设计技术进行研究。提出包括信息传递方法、模型设计方法在内的协同设计环境,实现了模型数据的有效管理和BIM技术标准的有效实施。提出以骨架设计、构件模板设计、构件装配设计三步骤为代表的土建工程BIM设计流程,实现了三维BIM环境下的土建工程设计流程再造。提出土建工程专业间接口设计技术,充分发挥协同设计环境在土建工程领域的应用价值。BIM协同设计环境、土建专业设计流程、专业间接口设计技术为满足各方信息需求提供了有效路径, 可为后续BIM技术在铁路工程中的应用提供借鉴。


基于达索系统3D体验平台的铁路土建工程
BIM协同设计技术研究
齐成龙
(中国铁路设计集团有限公司.土建院.天津.300308)
摘要:为了解决铁路土建工程建筑信息模型(BIM,Building Information Modeling)设计过程中出现的重复建模、数据传递不畅问题, 从协同设计环境出发,围绕“骨架-模板”设计方法,对路基、桥梁、隧道专业BIM设计技术及专业间接口设计技术进行研究。提出包括信息传递方法、模型设计方法在内的协同设计环境,实现了模型数据的有效管理和BIM技术标准的有效实施。提出以骨架设计、构件模板设计、构件装配设计三步骤为代表的土建工程BIM设计流程,实现了三维BIM环境下的土建工程设计流程再造。提出土建工程专业间接口设计技术,充分发挥协同设计环境在土建工程领域的应用价值。BIM协同设计环境、土建专业设计流程、专业间接口设计技术为满足各方信息需求提供了有效路径, 可为后续BIM技术在铁路工程中的应用提供借鉴。
关键词:铁路土建工程; 建筑信息模型; 接口;协同设计; 骨架-模板建筑信息模型(BIM,Building Information Modeling)包含了建筑全生命周期各个方面的信息,可实现铁路工程设计阶段数据管理的协同共享,为工程建设全生命周期的各种决策及多方协同提供数字化基础。
2014年,铁总安排了以牡佳、京雄为代表的17个BIM试点项目,随着这些项目的成功开展,BIM技术在铁路工程领域得到了大力推广和应用。铁路BIM联盟在标准制定方面进行了大量的基础研究[1][2][3] ,目前为止发布了13项铁路BIM标准,为BIM技术在铁路工程中的应用提供了标准支撑。
在铁路土建工程BIM设计领域,许多业内人士进行了技术研究与工程实践,赵月悦等人[4]运用Revit软件建立一整套高速铁路桥梁构件库,对拱桥、钢-混组合梁斜拉桥以及预应力混凝土部分斜拉桥等特殊复杂桥梁进行BIM设计;谢先当等人[5]基于OpenRail Designer二次开发,形成具备路基本体、支挡工程、边坡防护、地基处理、三维排水等功能在内的路基正向设计系统;张轩[6]在京张高速铁路隧道工程中,使用Bentley平台开展了包括碰撞检测、出图算量、正向设计、协同设计在内的隧道工程BIM应用研究。上述研究多是针对路基、桥梁、隧道的单一专业进行,从各自所处的角色对BIM技术进行应用探索,而针对土建工程全专业BIM设计环境及设计方法的研究或应用案例未见介绍。从研究的广度来看,BIM技术已经应用于铁路土建工程的各个专业,从研究的深度来看,在单一专业的应用已经取得了一些成功案例[7][8],但鲜有在协同设计环境下串联起路基、桥梁、隧道三专业的应用案例。BIM技术的应用已经进入了“深水区”, 各工程参与方均在探索BIM技术的应用解决方案, 以发挥BIM技术的真正价值。
本文从基于达索系统3D体验平台的三维协同设计环境出发,围绕 “骨架-模板”设计方法,研究路基、桥梁、隧道工程各专业BIM设计技术及专业间接口设计技术,以期达到三维精细化设计与正向设计的目标。
01三维协同设计环境
为了在三维BIM环境下实现土建工程设计各参与方之间的交互协同和信息共享,需要建立共同工作的基础环境,该环境包括信息传递方法、模型设计方法两方面内容。三维协同设计环境为土建工程专业间和专业内BIM设计创造了基础条件。
1.1信息传递
专业之间需要传递的信息分为2种类型,一是可以用结构化形式传递的信息,信息传递要满足软件自动读取的要求并用于BIM设计;二是只能以非结构化形式、通过管理平台传递的信息,用于人工读取。
1.1.1结构化信息传递
结构化信息依托设计骨架传递,骨架即铁路工程的主要位置及主要特征,以轻量化的点、线、面和参数对铁路骨干进行表达,在铁路工程BIM设计中起着定位与专业间信息传递的作用,骨架设计成果可作为模型装配和实例化的输入参数。因此,骨架设计的过程处处体现了多专业协同作业的过程。参考传统铁路工程设计过程,结合BIM设计特点,将骨架设计划分为两个阶段,即总骨架设计和专业骨架设计。
(1)总骨架
总骨架包括线路空间曲线,及路基、桥梁、隧道各专业缺口里程。
(2)专业骨架
专业骨架具体内容根据专业特点确定,是对总骨架的进一步深化,工程特征描述更精细,如表1所示。专业骨架与总骨架之间保持联动,总骨架的修改将驱动专业骨架随之更新。
表1    专业骨架设计内容
参考铁路土建工程技术特点,结合BIM技术在三维参数化、协同化方面的优势

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