利用bim实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着桥梁建设技术的不断发展，大跨度桥梁正以日新月异的态势快速涌现，而钢桁拱桥因其比预应力砼桥有着更好的跨域能力而被广泛采用。
[0003]钢桁拱桥的设计、架设及施工方法的选择过程中，不仅要考虑桥梁形式、跨度、宽度，交通、设备、工期及造价等因素，还需要考虑桥梁所位于的水文、地质、地形等地形地貌条件。
[0004]钢桁拱桥梁的设计过程中，不仅要考虑钢桁拱桥梁的主体结构，还需要对钢桁拱桥梁的辅助设施进行设计，相关技术中对钢桁拱桥梁的辅助设施进行设计的主要方式是形成二维图纸，以二维图纸呈现辅助设施的设计结构，直观立体性较差，而且二维图纸中通过二维图形表示桥梁结构，若数据出现偏差，难以发现，可见相关技术中钢桁拱桥的设计方式难以为钢桁拱桥梁的建设提供准确的数据支持，为钢桁拱桥梁建设带来不便。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置，以通过三维模型为钢桁拱桥梁提供直观立体的设计数据，且进一步确保数据的准确性，为钢桁拱桥梁的建设提供便利。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法，包括:根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和所述钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，所述结构样式包括:吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；对所述钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型；将所述缆索吊的三维模型导入所述钢桁拱桥的模型和地形环境中；根据所述缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整所述缆索吊的三维模型。
[0007]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型包括:提取钢管参数，所述钢管参数包括:管壁参数和钢管倒角参数；根据所述钢管参数建立钢管的实体模型；在所述钢管的实体模型上设置附加实体；采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。
[0008]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述方法还包括:采用如下方式建立扣索系统施工设计模型:以扣塔为起点，所述钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立所述钢桁拱桥的各个扣索模型。
[0009]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，建立扣塔模型包括:根据所述钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，所述扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；确定所述扣塔的设立位置；根据所述扣塔设立位置处的交接墩墩顶高度确定所述扣塔的高度；根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型；在所述扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在所述扣塔骨架模型内。
[0010]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型包括:根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，所述竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。
[0011]第二方面，本发明实施例还提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计装置，包括:缆索吊结构确定模块，用于根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和所述钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，所述结构样式包括:吊机组数、吊机的额定起重量、吊机的主跨度和索塔高度；分析模块，用于对所述钢桁拱桥所在位置的地垄结构的锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析；缆索吊模型设计模块，用于根据分析的结果设计所述缆索吊的三维模型；模型导入模块，用于将所述缆索吊的三维模型导入所述钢桁拱桥的模型和地形环境中；模型调整模块，用于根据所述缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整所述缆索吊的三维模型。
[0012]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述模型调整模块包括:参数提取单元，用于提取钢管参数，所述钢管参数包括:管壁参数和钢管倒角参数；实体模型建立单元，用于根据所述钢管参数建立钢管的实体模型；附加实体设置单元，用于在所述钢管的实体模型上设置附加实体；最终实体模型获取单元，用于采用布尔操作得到钢管的最终实体模型；三维模型获取单元，用于将各个钢管的最终实体模型采用万能杆件和节点板联结，得到缆索吊的三维模型。
[0013]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述装置还包括:扣索系统模型设计模块，用于采用如下方式建立扣索系统施工设计模型:以扣塔为起点，所述钢桁拱桥两端地垄定位点和桥体杆件扣索位置为终点，实例化各扣锚索模型，建立扣塔模型及扣锚索模型；在扣锚索模型的基础上，确定地垄模型定位点，根据各定位点的位置进行地垄模型的搭建；提取扣索的定位点，确定扣索连接器的空间位置，基于各个扣索的定位点和连接器的空间位置，建立所述钢桁拱桥的各个扣索模型。
[0014]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述扣索系统模型设计模块包括:扣塔选取单元，用于根据所述钢桁拱桥的结构选择门式桁架结构的扣塔，所述扣塔的主立柱采用焊接H型钢，各立柱直接采用斜撑和联接系进行连接；扣塔位置确定单元，用于确定所述扣塔的设立位置；扣塔高度确定单元，用于根据所述扣塔设立位置处的交接墩墩顶高度确定所述扣塔的高度；扣塔骨架模型建立单元，用于根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立扣塔骨架模型；组件设置单元，用于在所述扣塔骨架模型的基础上，将扣塔的各个组件设置在所述扣塔骨架模型内。
[0015]结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述扣塔骨架模型建立单元包括:第一模型建立子单元，用于根据所述扣塔的设立位置、所述扣塔的高度建立竖杆骨架的三维模型，其中，所述竖杆骨架包括底板、加劲肋、加强筋、螺栓孔；第二模型建立子单元，用于建立横杆及斜撑杆的杆件三维模型；拼装子单元，用于将以上各节段杆件的三维模型进行拼装，形成扣塔骨架模型。
[0016]本发明中的利用BIM实现钢桁拱桥施工辅助设施的设计方法及装置，根据钢桁拱桥所在位置的地形条件和钢桁拱桥的梁桥设计特点，确定缆索吊的结构样式，并通过对锚固性能、塔架结构稳定受力能力、塔架结构地基承载力、塔架基础的受力以及抗颠覆、抗滑移性能进行分析设计缆索吊的三维模型，且根据缆索吊的三维模型导入后的实际匹配情况，调整缆索吊的三维模型，从而使缆索吊的三维模型更符合设计需。本发明中通过三维模型为钢桁拱桥梁提供直观立体的设计数据，且进一步确保数据的准确性，