基于BIM技術的大水位差架空直立式碼頭設計方法研究
發(fā)布時間：2020-12-11 09:14
隨著信息化技術的發(fā)展,各行各業(yè)迎來了翻天覆地的變化,特別是工業(yè)、電子信息等行業(yè),其中,應用信息化技術已成為了建筑工程發(fā)展的新方向。在計算機的輔助下,建筑信息模型——BIM(Building Information Modeling)促進了建筑工程信息化應用的發(fā)展,水運基礎設施領域也在不斷探索BIM技術的應用。BIM技術在大水位差架空直立式碼頭中的應用處于剛起步階段,存在設計方法不成熟,缺少相應標準、規(guī)范,與有限元計算結合不緊密等諸多問題。本文基于BIM技術,探索研究大水位差架空直立式碼頭的設計方法。為了滿足大水位差架空直立式碼頭多層系纜的要求,水工結構部分通常設置為框架式結構,使得多層聯(lián)系撐之間縱橫交錯、結構復雜。結合該結構復雜的特點,并對比分析幾大BIM設計平臺之間的優(yōu)缺點,選擇Autodesk平臺作為設計基礎;結合BIM技術的參數(shù)化特點,在核心建模軟件Revit的輔助下,研究構件參數(shù)化設計的方法,并且建立大水位差架空直立式碼頭的參數(shù)化族庫;利用該族庫中的構件研究大水位差架空直立式碼頭整體BIM模型的搭建方法。依托某工程實例,論文開展結構有限元計算、二次開發(fā)等應用研究。首先,以Rev...
【文章來源】：重慶交通大學重慶市
【文章頁數(shù)】：97 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
樁長度參數(shù)化
20護筒鋼筋混凝土嵌巖灌注樁。為了適應三峽庫區(qū)復雜的地形地質和水文條件以及為了解決施工水位高的難題，減少施工成本，通常情況會使用大樁徑的樁基以減少其數(shù)量。架空直立式碼頭的前排樁基受水流力、船舶撞擊力的影響大，所受到的作用力大于后排樁基。因此，前排樁基設計的直徑與后排樁基直徑大小不同，通常情況下比后排樁基設計的直徑較大。樁基截面形狀大多采用圓形，盡量減小對水流的影響，并且減小樁基嵌入巖層的施工難度。嵌巖樁一個重要的參數(shù)就是嵌巖深度，樁底嵌入持力層（基巖）的深度不小于5倍樁徑。為了符合參數(shù)化族的建模原則，樁基族需要根據(jù)嵌巖灌注樁的特點，對直徑、嵌巖深度、長度進行參數(shù)化，使其在架空直立式碼頭建模中具有普遍適用的特性。本文以直徑為2500mm的樁基為例，展示樁基的參數(shù)化設計（圖3-1、圖3-2）。圖3-1樁截面參數(shù)化圖3-2樁長度參數(shù)化本文將樁基族賦予現(xiàn)澆混凝土C30材質，物理信息包括：受力行為各向同性、楊氏模量20500.0MPa、泊松比0.20、切變模量11200.0MPa、密度2400.0kg/m3、混凝土抗壓強度30.0MPa、屈服強度3.0MPa、拉伸強度3.0MPa等等。三峽成庫后，連續(xù)低水位施工期很短，碼頭施工水位一般較高，通常需要搭設鋼護筒作為深水施工設施。鋼護筒底部須打入持力層，嵌入深度以施工中不再有豎向位移為準。鋼護筒的直徑一般情況下大于鋼筋混凝土樁20-40cm左右，鋼護筒壁厚可以根據(jù)鋼護筒直徑確定。鋼護筒里面預埋鋼筋、灌注混凝土，形成鋼護筒鋼筋混凝土復合截面，提高樁基承載能力。鋼護筒不僅能作為深水施工設施，還能對混凝土樁起到約束作用，提高樁基性能。鋼護筒的參數(shù)化設計如圖3-3、圖3-4所示：
21圖3-3鋼護筒截面參數(shù)化圖3-4鋼護筒長度參數(shù)化3.2.2混凝土構件參數(shù)化建模大水位差架空直立式碼頭所在地區(qū)水位變化大，需要滿足不同水位情況下的泊船要求，因此通常設計為框架式結構并設立多層系纜平臺�？蚣芙Y構是由立柱、縱撐、橫撐等構件組成，不僅能夠提高碼頭整體穩(wěn)定性和剛度，還能滿足多層系纜的要求。在高水位船舶撞擊的情況下，下縱橫撐受到的作用力較其他層縱橫撐大，設計的截面尺寸也就更大，因此需要單獨創(chuàng)建下縱撐族和下橫撐族，其他層縱橫撐的截面尺寸相差不大，可以利用同一個縱撐族和橫撐族通過改變參數(shù)來創(chuàng)建不同的縱橫撐。在多層系纜平臺中還需要創(chuàng)建系船梁族、走道梁族、走道板族等構件族，這些構件族創(chuàng)建時需要將中心平面與參照標高平面參數(shù)化，使其能夠按照標高準確地放置在設計的系纜層。大水位差架空直立式碼頭上部結構較為復雜，包括橫梁、縱梁、面板等構件。上部結構的作用主要是將碼頭面的堆貨荷載、裝卸工藝荷載等傳遞給樁基，不同的構件受力情況不同，所起作用也不同。軌道梁主要承載裝卸工藝荷載，其中心需要放置在樁基的軸線上，避免對樁基產(chǎn)生偏心受壓，產(chǎn)生過大的彎矩�？v梁主要作用是傳遞面板上的荷載，盡量均布放置使下部結構受力均勻。橫梁的作用主要是連接縱梁與框架結構，將縱梁承受的力傳遞到框架結構上。橫梁承受的力、彎矩很大，設計的截面尺寸也相應較大，截面形狀也相對復雜呈倒“T”型，因此參數(shù)化設計也相對復雜，圖3-5、圖3-6展示了橫梁的參數(shù)化設計。大水位差架空直立式碼頭混凝土構件種類繁多，但是參數(shù)化建模方法與樁、橫梁的建模方法類似，在此不再贅述。
本文編號：2910273
【文章來源】：重慶交通大學重慶市
【文章頁數(shù)】：97 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
樁長度參數(shù)化
20護筒鋼筋混凝土嵌巖灌注樁。為了適應三峽庫區(qū)復雜的地形地質和水文條件以及為了解決施工水位高的難題，減少施工成本，通常情況會使用大樁徑的樁基以減少其數(shù)量。架空直立式碼頭的前排樁基受水流力、船舶撞擊力的影響大，所受到的作用力大于后排樁基。因此，前排樁基設計的直徑與后排樁基直徑大小不同，通常情況下比后排樁基設計的直徑較大。樁基截面形狀大多采用圓形，盡量減小對水流的影響，并且減小樁基嵌入巖層的施工難度。嵌巖樁一個重要的參數(shù)就是嵌巖深度，樁底嵌入持力層（基巖）的深度不小于5倍樁徑。為了符合參數(shù)化族的建模原則，樁基族需要根據(jù)嵌巖灌注樁的特點，對直徑、嵌巖深度、長度進行參數(shù)化，使其在架空直立式碼頭建模中具有普遍適用的特性。本文以直徑為2500mm的樁基為例，展示樁基的參數(shù)化設計（圖3-1、圖3-2）。圖3-1樁截面參數(shù)化圖3-2樁長度參數(shù)化本文將樁基族賦予現(xiàn)澆混凝土C30材質，物理信息包括：受力行為各向同性、楊氏模量20500.0MPa、泊松比0.20、切變模量11200.0MPa、密度2400.0kg/m3、混凝土抗壓強度30.0MPa、屈服強度3.0MPa、拉伸強度3.0MPa等等。三峽成庫后，連續(xù)低水位施工期很短，碼頭施工水位一般較高，通常需要搭設鋼護筒作為深水施工設施。鋼護筒底部須打入持力層，嵌入深度以施工中不再有豎向位移為準。鋼護筒的直徑一般情況下大于鋼筋混凝土樁20-40cm左右，鋼護筒壁厚可以根據(jù)鋼護筒直徑確定。鋼護筒里面預埋鋼筋、灌注混凝土，形成鋼護筒鋼筋混凝土復合截面，提高樁基承載能力。鋼護筒不僅能作為深水施工設施，還能對混凝土樁起到約束作用，提高樁基性能。鋼護筒的參數(shù)化設計如圖3-3、圖3-4所示：
21圖3-3鋼護筒截面參數(shù)化圖3-4鋼護筒長度參數(shù)化3.2.2混凝土構件參數(shù)化建模大水位差架空直立式碼頭所在地區(qū)水位變化大，需要滿足不同水位情況下的泊船要求，因此通常設計為框架式結構并設立多層系纜平臺�？蚣芙Y構是由立柱、縱撐、橫撐等構件組成，不僅能夠提高碼頭整體穩(wěn)定性和剛度，還能滿足多層系纜的要求。在高水位船舶撞擊的情況下，下縱橫撐受到的作用力較其他層縱橫撐大，設計的截面尺寸也就更大，因此需要單獨創(chuàng)建下縱撐族和下橫撐族，其他層縱橫撐的截面尺寸相差不大，可以利用同一個縱撐族和橫撐族通過改變參數(shù)來創(chuàng)建不同的縱橫撐。在多層系纜平臺中還需要創(chuàng)建系船梁族、走道梁族、走道板族等構件族，這些構件族創(chuàng)建時需要將中心平面與參照標高平面參數(shù)化，使其能夠按照標高準確地放置在設計的系纜層。大水位差架空直立式碼頭上部結構較為復雜，包括橫梁、縱梁、面板等構件。上部結構的作用主要是將碼頭面的堆貨荷載、裝卸工藝荷載等傳遞給樁基，不同的構件受力情況不同，所起作用也不同。軌道梁主要承載裝卸工藝荷載，其中心需要放置在樁基的軸線上，避免對樁基產(chǎn)生偏心受壓，產(chǎn)生過大的彎矩�？v梁主要作用是傳遞面板上的荷載，盡量均布放置使下部結構受力均勻。橫梁的作用主要是連接縱梁與框架結構，將縱梁承受的力傳遞到框架結構上。橫梁承受的力、彎矩很大，設計的截面尺寸也相應較大，截面形狀也相對復雜呈倒“T”型，因此參數(shù)化設計也相對復雜，圖3-5、圖3-6展示了橫梁的參數(shù)化設計。大水位差架空直立式碼頭混凝土構件種類繁多，但是參數(shù)化建模方法與樁、橫梁的建模方法類似，在此不再贅述。
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