一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法与流程

本发明涉及钢结构桥梁工程量计算技术领域，特别涉及一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法。

背景技术：

由于钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对较高，形成的钢构件断面小、自重轻、强度高，可扎制成多种型材，加工简易而迅速，连接简便、安装方便，施工周期短，质量容易保证，因此适于建造荷载很大的桥梁，且易做成大跨度，并且由于钢材的塑性和韧性好，使得钢结构桥梁的抗震性能较好。所以随着我国基础设施建设的高速发展和钢结构桥梁疲劳、焊接、震动及桥梁上下结构设计、制造、施工等方面技术的日益成熟与发展，钢结构桥梁已广泛应用于铁路、公路、公铁两用桥及人行天桥。

钢结构桥梁施工过程中工程量统计主要在对设计量的复核、钢结构招标和运输吊装方案设计等方面，但是钢结构桥梁的构件种类繁多、形状各异、数量庞大、非标件多，在施工过程中针对工程量统计来讲是不小的挑战。现阶段施工人员进行钢结构桥梁的工程量统计时，多根据设计图纸的规格尺寸按照型材、板材和管材等不同类型采用计算表进行手算，计算效率低下，针对现在结构越来越复杂的桥梁构件，计算工作量太大，给施工人员造成巨大压力；并且同种构件通常是通过标准断面图计算出工程量然后推算出类似断面的工程量，节点构件无法按照焊接或栓接后的实际工程量进行计算，计算精度不高，很多形状复杂、参数变化的构件无法得到精确工程量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对现有钢结构桥梁中构件种类多、数量大，计算工程量庞大，计算过程复杂，误差较大，效率较低等上述不足，提供一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法，包括如下步骤：

（1）根据设计图纸和施工组织方案在bim软件平台上定义待建钢结构桥梁的材质特征库；

（2）根据设计图纸建立待建钢结构桥梁的构件模板库；

（3）根据定位坐标建立待建钢结构桥梁轴线的空间控制点；

（4）按照断面图纸建立待建钢结构桥梁各构件的定位点；

（5）根据各构件的结构详图和数量表，完成待建钢结构桥梁模型的建立。

进一步的，在步骤（1）中，所述材质特征库的信息包含设计图纸中的所有钢牌号。

进一步的，在步骤（2）中，所述模板库的信息包含待建钢结构桥梁的各个构件的几何尺寸规格参数。

进一步的，在步骤（2）中，所述模板库的信息还包含待建钢结构桥梁的各个构件的空间偏移量。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过建立通用性好的材质特征库和构件模板库，能够方便类似的钢结构桥梁工程进行重复使用，提高重复利用率和类似工程的计算效率，同时针对每个构件都进行独立定位和独立建模，真实反映每个构件的实际结构形状、拼接关系和空间位置，建立更加定位精确、结构准确的三维模型，以便对待建钢结构桥梁的工程量进行精确计算，无需通过比例估算工程量，方便快速统计各个构件或各种材质的工程量，能够准确把握拼接后各构件的真实工程量，指导构件的实际加工和安装，有效解决很多形状复杂、参数多变的构件的计算，增强模板的通用性，提高建模效率和精度，提高桁架、钢拱和钢箱梁等分段长度的准确性，以便计算钢结构桥梁分段、分节的工程量，有利于提高施工组织设计的编制质量，有利于提高大型钢结构桥梁的施工效率和施工质量。

附图说明

图1为本发明中一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法的流程图；

图2为待建钢结构桥梁的节点板构件的示意图；

图3是实施例1中的待建钢结构桥梁轴线的空间控制点的示意图；

图4是实施例1中的节点板构件的定位点的示意图；

图5是实施例1中的待建钢结构桥梁的节点板构件模型的示意图；

图6是实施例1中的待建钢结构桥梁的钢管搭接节点模型的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法，如图1，包括如下步骤：

（1）根据设计图纸和施工组织方案在bim软件平台上定义待建钢结构桥梁的材质特征库；

（2）根据设计图纸建立待建钢结构桥梁的构件模板库；

（3）根据定位坐标建立待建钢结构桥梁轴线的空间控制点；

（4）按照断面图纸建立待建钢结构桥梁各构件的定位点；

（5）根据各构件的结构详图和数量表，完成待建钢结构桥梁模型的建立。

如先根据图纸中的钢结构的材质，如q370qe、q420qe、q345d等桥梁用钢牌号，在材质特征库中进行材质名称和相关属性定义，形成适合待建钢结构桥梁工程应用的材质特征库。

然后根据待建桥梁结构中的不同构件，分别搭建各个构件的模板库，所述模板库的信息包含待建钢结构桥梁的各个构件的几何尺寸规格参数以及空间偏移量，如以图2中的钢结构桥梁中的节点板为例，根据节点板特点，制作其模板时，将节点板内空心圆的圆心点作为输入条件，以便确定节点板的精确位置和与空间相对关系；由于节点板尺寸参数比较多，按照参数约束关系和规格因素，选择了半径参数、各边长度参数、厚度参数等多个参数作为规格尺寸控制变量。

建立的材质特征库和各个构件的模板库还可复用与类似的钢结构桥梁工程中，一次建立有效提高后续项目的建模效率和工程量计算效率。

如图3，为了准确定位钢结构桥梁拱轴线，通过图纸空间坐标创建了若干个空间控制点，将空间控制点进行样条线拟合，进而得到拱轴线和相应的断面，然后按照断面图纸建立待建钢结构桥梁各构件的定位点，如图4，在拱轴线横断面位置，各构件装配比较复杂，所以需要通过在断面平面的空间位置关系，以轴线的空间控制点作为参考，得到多个构件的定位点。

然后根据各构件的结构详图和数量表，建立待建钢结构桥梁模型，如图5，调用节点板模板，按照设计图纸中的位置关系和模板输入要求，将各个节点板的结构定位点作为输入条件，并根据图纸数量表具体修改每个模板的规格和材质等参数，然后实例化后就得到所有节点板的模型，就能更精确的计算出所有节点板的工程量，而非采用标准断面图估算出各个节点板的工程量；再例如钢结构桥梁中有许多钢管之间相互拼接，当支管在与主管进行拼接时，实际是需要根据主管的弧度进行切割的，如图6，现有工程量计算时无法精确扣除切割部分的工程量，当拼接量很大时，误差会很大，在将各个主管和支管的结构定位点作为输入条件，然后根据图纸数量表和结构间位置关系修改每个主管和支管的几何尺寸和形状，然后实例化后就得到各个钢管搭接的模型，就能够更加准确获得钢管需要加工成型的形状及更加精确的钢管的工程量。

技术特征：

技术总结
本发明提供的一种用于精细化计算钢结构桥梁工程量的建模方法，通过建立通用性好的材质特征库和构件模板库，能够方便类似的钢结构桥梁工程进行重复使用，提高利用率和类似工程的计算效率，同时针对每个构件都进行独立定位和独立建模，真实反映每个构件的实际结构形状、拼接关系和空间位置，建立更加定位精确、结构准确的三维模型，以便对待建钢结构桥梁的工程量进行精确计算，指导构件的实际加工和安装，有效解决很多形状复杂、参数多变的构件的计算，提高桁架、钢拱和钢箱梁等分段长度的准确性，便于统计钢结构桥梁分段、分节的工程量，有利于提高施工组织设计的编制质量，有利于提高大型钢结构桥梁的施工效率和施工质量。

技术研发人员：周应华;瞿浩;景磊
受保护的技术使用者：中铁二局集团勘测设计院有限责任公司
技术研发日：2018.08.16
技术公布日：2019.01.11