《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)—第一部分桥梁工程篇《高速铁路桥梁全生命周期BIM技术研究》

发布时间:2022-12-30 来源: 浏览量:8706 发布者:

本期项目简介

 

获奖项目名称

 

高速铁路桥梁全生命周期BIM技术研究

完成单位:中国铁路设计集团有限公司

 

主要完成人:苏伟,宋树峰,齐成龙,刘思明,苗永抗,张少朋,白鸿国,张钧达,李艳,刘洪占,邓江涛,冯沛,陈浩然,陈昊,徐学斌

项目简介

 

(一)项目背景

  在国家大力推行“新基建”的背景下,云计算、人工智能、物联网等数字技术不断创新突破,数字化转型已经被提到国家战略高度,同时,国铁集团进一步确定将BIM技术作为铁路工程建设信息化主要技术发展方向。而目前国内外在以标准编制、三维设计、施工模拟、施工管理为代表的铁路桥梁BIM应用领域,缺乏一套成熟的解决方案,主要表现在以下几个方面:

  a)BIM标准的编制及应用落地难度大;b)传统铁路桥梁BIM设计方式效率低下;c)已有施工仿真技术成果真实性不足;d)现有高铁桥梁工程粗放式建造模式的信息集成度不高;e)传统二维钢筋设计模式容易导致空间干扰及振捣不密实情况。

 

(二)技术概况

  本项目首先开展符合中国铁路特点并与国际接轨的铁路BIM标准体系研究,并将编制的BIM标准植入通用设计平台;以此为基础,将计算机图形学理论与开发架构、设计流程相融合,研发高铁桥梁三维BIM设计系统;融合BIM、云计算、微服务、物联网、无线传感等信息技术,开发铁路桥梁施工管理平台;同时开发工艺级4D仿真软件,以及预应力混凝土桥梁精细化BIM设计软件。

  最后,在实际工程项目中应用上述研发成果,实现高铁桥梁全生命周期BIM应用价值。

 

(三)适用范围

  本项目研发成果的适用范围包括:BIM标准编制及部署、桥梁BIM设计、桥梁钢筋精细化BIM设计与优化、基于BIM的桥梁施工仿真、桥梁施工信息化管理等多个内容,研发成果覆盖了BIM技术在桥梁全生命周期各个阶段的应用领域。

 

(四)获奖情况

  本项目于2018、2019年获buildingSmart国际基础设施领域年度特别奖两项,于2019年获中国公路学会“交通BIM工程创新奖”特等奖,2019年获天津市勘察设计协会优秀勘察设计一等奖,2019年获“联盟杯”铁路工程BIM大赛一等奖,于2020年获“龙图杯”全国BIM大赛一等奖。

项目创新点

 

  (1)应用领域建模方法,提出铁路BIM标准体系层次,建立符合中国铁路特点的、开放的、可扩展的中国铁路BIM标准体系框架,编制铁路桥梁BIM技术标准及国际IFC-Bridge标准;使用代理方案在通用BIM平台部署这些标准。

 

  (2)将计算机图形学中的数学层、几何拓扑层、特征层综合建模基础理论,达索软件的“模型参考--模型实例”模型二元组织结构,以及达索“组件对象架构”编程框架,与专业化的铁路桥梁设计流程相融合,基于通用BIM平台开发桥梁BIM设计系统。

 

  (3)以BIM设计成果和三维数字地形为输入条件,基于桥梁结构EBS分解,并与施组紧密结合,通过对GIS平台的二次开发,最终形成具备三维可视化功能的工艺级4D仿真软件。

 

  (4)研究编写梁体钢筋空间分布算法,以及钢束空间曲线拟合算法,在BIM设计软件中实现复杂空间钢束及钢筋的快速BIM设计。基于BIM软件二次开发形成预应力混凝土桥梁精细化设计软件。

 

  (5)以springcloud技术构建微服务架构体系,开发融合BIM+GIS技术的web端、移动端应用系统,实现基于云服务模式的多源异构数据融合及智能建造信息化应用,最终形成桥梁施工管理平台。

 

应用案例

 

  本项目的研发成果将BIM技术应用于桥梁设计、施工、建设管理等环节,有效提升了铁路桥梁工程的全生命周期成果质量及信息化水平。

 

  自2015年至今,中国铁设已将参与编制的铁路行业BIM技术标准部署于BIM协同设计平台,并将这些技术标准与本项目开发的桥梁BIM设计系统,成功应用于京雄、牡佳、雅万、盐通等高铁项目的BIM设计过程中,累计完成BIM设计项目23个,总里程1015公里,其中桥梁里程381公里;在克塔、阳大等铁路项目中,完成大跨度连续刚构桥转体施工及系杆拱桥精细化BIM施工仿真应用;在京雄城际、浦梅铁路中,实现连续梁零号块、转体施工结构球铰位置钢筋设计优化;在郑济黄河桥项目应用本项目开发的桥梁施工管理平台,实现施工流程信息化管理以及升降机、塔机设备的数字化监控。

 

社会效益与经济效益

 

  本科技成果将BIM技术应用于桥梁设计、施工、建设管理等环节,有效提升了各项目的工程质量及信息化水平,推动中国铁路由传统建设体系向新时期智能建造模式的探索和转变。

 

  桥梁BIM设计系统在京雄、牡佳、雅万、盐通等高铁项目的BIM设计过程中成功应用,共节省约300余万的人力成本投入,依托以该系统为代表的BIM设计解决方案,中国铁设成功中标雄安机场快线R1项目等多个项目,辅助中标勘察设计合同额逾3000万。

 

  在郑济黄河桥项目中应用桥梁BIM施工管理平台,实现本桥的信息化管理和数字工地功能,节省投资1000余万元。

 

  通过打造高速铁路桥梁全生命周期BIM技术体系,从信息化的角度保障我国高铁桥梁的安全性、经济性、先进性,对促进我国高铁“走出去”战略具有深远的意义。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。