文路桥BIM建模设计文献综述

 2023-10-30 15:00:28

文献综述

BIM(Building Information Modeling)技术是Autodesk公司在2002年率先提出,目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可,它可以帮助实现建筑信息的集成,从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结,各种信息始终整合与一个三维模型信息数据库中,设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作,有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息,还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型,大大提高了建筑工程的信息集成化程度,从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

随着我国经济建设的飞速发展,现有的交通设施已不能满足日益增长的交通需求,近年来各种道路的扩建改建、桥梁的新建与重建逐渐增多,而中小型桥梁占据了交通路网中大部分,预应力混凝土连续梁桥有结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、中小桥一般只有桥头和桥尾两个伸缩缝、行车平顺颠簸小、造型简洁素雅、养护工程量小、抗震能力强、裂缝小甚至无裂缝等诸多优点,故顺其自然地就成为当今诸多中小桥的建造优选方案。

因普通钢筋混凝土桥梁存在不少缺点:如易出现较大裂缝,故其就不能有效地利用和发挥高强度混凝土及钢材的材料作用,想要保住结构的安全性必须增加梁高,故其结构自重必然大,从而使其跨越能力只能限制在20m左右,且使得材料利用率低,材料用量大。

为优化普通钢筋结构的这些不足,预应力钢筋混凝土结构应运而生,所谓预应力钢筋混凝土结构,就是在结构投入使用或者承担荷载之前,利用混凝土内部的高强度预应力钢筋进行人工施加拉力预先对混凝土结构受拉部分施加一定的预压力,这样就可以消除因外荷载作用而产生的混凝土拉应力,达到结构裂缝减小或无裂缝甚至混凝土不出现拉应力的效果,这样就充分利用了钢筋的高抗拉和混凝土的高抗压能力。所以越来越多的预应力钢筋混凝土结构正逐步替代传统的普通混凝土钢筋结构。

虽然预应力混凝土桥梁的发展历程仅有几十年,但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断完善和实践的不断推进,预应力钢筋混凝土桥梁结构在今后的中小桥建设中必定会是不可或缺的。

我国的预应力结构相对国外起步比较晚,不过近年来也获得了高速发展。目前,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力钢筋混凝土结构体系,甚至预应力结构用到了核电站防核漏建造方面。

目前预应力钢筋混凝土桥梁的两大建造主流主要有连续梁和悬臂梁,接下来我们对连续梁和悬臂梁作相关比较:在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的抵消作用,跨中正弯矩会显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁,所以同等条件下连续梁的受力性能要优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点,但是刚开始采用的并不多,因为当时的施工方法多采用满堂支架法施工,采用连续梁受到地形等条件的影响从而费工费时,特别是山区的连系梁桥。到后来,由于悬臂施工方法的产生,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的进步。

另外,在设计预应力连续梁桥时,技术经济指标也是一个至关重要的因素,它是设计方案合理性与经济性的标志,毕竟建筑需要考虑的除了结构安全和满足使用要求之外经济控制是第三重要的指标。目前,各国基本都以每平方米桥面的三材(混凝土、预应力筋、普通钢筋)用量与每平方米桥面造价来衡量预应力混凝土桥梁的技术经济指针。但是,桥梁的技术经济指针的研究是一项非常繁杂的工作,三材指标和造价指标与很多因素有关,如:桥址、能源供给、材料供应、水文地质、运输、通航、规划、旁系建筑等条件;施工现代化、制品工业化、劳动力和材料价格、机械工业基础等全国基建条件。同时,一座桥的设计方案落实后,造价指针不能仅反应暂时投资额的大小,而且还应包括整个使用期限内的养护、维修等运营费用在内。通过连续梁、T型刚构、连续—刚构等箱形截面上部结构的比较可见:连续—刚构体系的技术经济指针较高。因此,从这个角度来看,连续—刚构也是未来连续体系的发展方向。

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