基于BIM技术的桥梁下部结构参数化建模与协同设计应用

为解决铁路桥梁下部结构建模过程中，参数化程度低、各专业协同数据传递不畅等问题，对铁路桥梁下部结构参数化建模与协同设计应用进行研究。本文为铁路桥梁应用较为广泛的桥墩、基础类型提供了参数化建模方法，提出下部结构协同设计功能的实现方式和流程，并从数据、建模、应用三个层面对开发工作展开论述。在数据层面，提出桥梁下部构件数据结构的定义思路，并基于Bentley平台EC框架建立参数化数据与三维模型间的联系，解决了设计信息的传递问题；在建模层面，基于平台图形接口与参数化模板技术，实现不同截面、不同类型实体的创建，提高了参数化建模功能的适用性；在应用层面，对软件界面及主要功能进行详细介绍，通过将三维参数化建模方法与协同设计数据融合，开发了基于协同接口的三维建模与下部结构计算功能，实现了协同数据的高效利用，保证了三维模型的准确性与设计数据的统一性。该参数化建模方法在通苏嘉甬铁路项目信息模型设计中进行了应用，实现了设计成果的三维可视化分析与各专业接口的快速核查。     

基于BIM+GIS的重载铁路桥梁设备管理研究与应用

重载铁路桥梁设备类型多、数量大,传统运维管理多以人工为主,缺乏系统化、信息化管理手段。针对该现状开展基于建筑信息模型(BIM)与三维地理信息系统(GIS)的重载铁路桥梁设备智能运维管理研究与应用,解决桥梁快速建模、BIM模型与GIS融合等关键技术问题。以朔黄铁路为背景,基于GIS平台,融合BIM模型、铁路沿线倾斜摄影模型,实现桥梁设备的三维可视化,构建基于BIM+GIS的铁路桥梁设备管理系统,对推进铁路桥梁设备标准化、信息化、精细化、智能化管理具有实际意义。     

基于滑窗子空间算法的桥梁运营状态预警分析研究

以某典型斜拉桥振动台模型试验为研究背景,采用滑窗技术与数据驱动随机子空间识别算法对桥梁运营状态预警方法进行研究。为实现在时域上对桥梁模态参数进行实时跟踪识别,将滑窗技术引入子空间法,提出一种滑窗子空间模态参数识别方法。而后基于滑窗子空间算法识别结果,参考各国高速铁路桥梁相关规范的状态评价指标,提出基于频率值和频率变化率的铁路桥梁运营状态预警方法,实现铁路桥梁的实时状态评估。运用模型试验各工况下的测试数据,对该模型桥的状态进行实时评估和预警分析,并将状态预警结果与模型桥实际损伤情况进行对比分析,验证所提方法的正确性,该方法可直接应用于桥梁结构的运营状态预警分析中。     

桥梁桩基础施工对既有高速铁路桥梁基础变形的影响

衡茶吉铁路(衡阳—茶陵—吉安)正线在DK211+000—DK212+100与武广高速铁路并行。利用FLAC 3D建立了三维有限元模型,模拟了衡茶吉铁路竹山屋中桥桥梁桩基础开挖的施工过程,分析了新建铁路桥梁桩基础开挖对桩围土体和既有武广高速铁路竹山屋特大桥基础的影响。结果表明:新建铁路桥梁桩基础开挖过程中地表土体的水平位移小于15 mm,竖向位移小于7 mm;桩基础开挖深度与周围土体的变形成反比,在桩基础上部影响范围约为桩径的3～5倍,中下部约为桩径的1～2倍;新建铁路桥梁桩基础开挖对既有武广高速铁路竹山屋特大桥桥梁变形影响较小,其水平和竖向几何偏差远小于规范限值,基本不影响既有桥梁的安全。     

IFD标准在铁路桥梁BIM设计中扩充的类型与编码研究

为了探索、验证铁路IFD标准的适用性,发现并完善该标准的内容,先后在西成客专、银西客专和黔张常铁路等试点项目的桥梁BIM设计中对铁路工程信息模型分类和编码进行应用,重点对桥梁BIM模型中须加入的几何和非几何信息的IFD编码进行研究。研究后认为,为了满足铁路桥梁数据化的需求,满足不同软件平台间、不同设计阶段和不同专业间信息的交换与共享,满足施工和运维阶段对设计模型信息的提取,须对铁路IFD标准中的铁路桥梁工程构件、工项、产品以及桥梁工程特性进行扩充。笔者把在工程实践中扩充的IFD编码整理出来,供学习讨论。对于铁路桥梁工程所涉及的地理信息,也给出了分类与编码规则。通过对铁路IFD标准的扩充完善,对BIM技术在铁路建设项目中的推广应用具有重要意义。     

铁路桥梁现浇支架设计技术研究及应用

支架现浇制梁是铁路桥梁建造重要方法之一,但由于其缺乏系统完善的设计技术,桥梁特别是大中跨度桥梁现浇支架安全、质量事故时有发生。以铁路桥梁现浇支架设计技术积累为依托,结合京石铁路客运专线某(80.6+128+80.6)m跨度连续梁支架现浇工程实例,对桥梁现浇支架设计技术(支架形式、荷载及其组合、工况分析、模型建立、结构计算和设计要求等)进行综合分析和论述,以期对其他铁路现浇支架设计和施工提供借鉴作用。     

重载铁路桥梁智能运维关键技术北大核心

我国铁路桥梁传统运维技术存在工作效率低、人为因素影响大等问题。现代信息技术、大数据、人工智能、工业机器人等高新技术快速发展,为桥梁运维技术的创新和跨越发展提供了机遇。本文根据朔黄重载铁路桥梁管养特点,通过顶层设计搭建实时、动态数据管理平台,研究基于平台管理的新型感知、智能算法、智能分析、辅助决策等关键技术,推进智能技术与运维作业流程的深度融合;通过将桥梁构件单元化和唯一化,实现基于BIM+GIS(Building Information Modeling+Geographic Information System)可视化技术的桥梁全寿命周期信息关联与数据交互,形成重载铁路桥梁智能运维闭环管理体系。     

铁路桥梁BIM程序的设计与实现

针对桥梁工程设计的特点,自主开发一款具有二维交互设计,及三维显示功能的铁路桥梁BIM设计程序。阐述了在建筑信息模型(BIM)模式下桥梁程序开发不易完全抛弃二维设计视图及传统设计的理念。着重介绍了该程序的MVC框架、桥梁设计功能,以及在二维、三维显示视口开发中所使用的OPENGL VBO、四叉树空间索引等技术。通过工程项目应用,表明该程序具备BIM铁路桥梁方案设计功能,三维场景直观生动,并且结合二维视图辅助,使用户能够直接、实时地掌握桥梁结构高程、尺寸等数据,更好地帮助决策合理的桥梁方案。     

面向运维的铁路桥梁BIM模型及全生命周期信息关联研究

为促进铁路桥梁运维管理的信息化、智能化,开展面向运维的铁路桥梁BIM模型及全生命周期信息关联的系统性研究。从标准、数据和业务3个维度阐述桥梁运维的BIM应用需求,探索运维BIM模型的精度,给出运维模型单元划分原则,明确运维信息的分类形式;研究基于BIM的全生命周期信息关联实施路径,提出运维BIM模型等同于运维基础模型加上运维动态信息,确定基于标准化信息模板实现模型与数据库信息关联的实施方案;对实施过程中关键要素的矛盾性、紧迫性及必要性进行讨论。研究成果可为铁路桥梁基于BIM的全生命周期管理提供参考。     

基于信息模型的铁路桥梁协同设计研究与实践

为解决传统设计模式中资料分散、成果表现形式不直观，易造成信息不对称问题，对基于信息模型的铁路桥梁协同设计开展研究。通过研究协同设计平台应用及基于信息模型的协同信息传递方式，形成了应用协同设计平台和数字化设计软件开展桥梁设计的方法。提出应用基于公共数据环境的协同设计平台进行分层级资源配置、文件状态控制、标准化流程驱动的铁路桥梁设计项目管理方法，实现了对设计资源、过程、结果的全过程管理，保证了设计信息的有序、高效传递。提出规范专业间信息交互的数据格式，制定与线路、地质等相关专业的信息交互接口，开发桥梁数字化设计软件，利用接口获取其他专业信息模型中的数据，同时对外提供接口访问桥梁信息模型中的数据，实现了基于模型的设计信息高效传递和利用，保证了信息的准确性和时效性。该铁路桥梁协同设计方法在兴保铁路信息模型设计中进行了应用，采用协同平台进行资源配置和流程管理，使流程清晰可视化、信息流转可追溯；数字化设计软件的应用，省掉了人工识别和填写资料步骤，辅助桥梁设计模型快速创建。通过对设计成果进行三维可视化检查分析，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的衔接问题，降低了工程风险。     

基于BIM和AI技术的铁路桥梁智能布跨研究

针对我国铁路桥梁占比高、标准构件应用范围广、孔跨布置作业繁重的特点,将建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）与人工智能（AI,Artificial Intelligence）技术相结合,进行桥梁智能布跨研究。文章根据桥梁布跨原则,基于信息集,选用Q-Learning算法对Bentley平台二次开发,形成了一套完整的可视化桥梁布跨方案。验证结果表明,该方案可应用于一般铁路桥梁设计中,并从设计层提高BIM数据应用深度与广度,提高桥梁布跨工作效率与质量。     

增设黏滞阻尼器加固铁路桥梁的减震控制分析

研究目的:基于大地震中铁路桥梁因为墩梁横向位移过大造成的落梁等破坏,本文提出在T梁和墩顶之间增设黏滞阻尼器对桥梁进行减震控制的加固方案。以采用圆端型桥墩的某混凝土简支双片式T梁铁路桥为例,通过ANSYS软件建立桥梁结构模型,选取4条地震动记录,分析地震作用下不同墩高时桥梁的动力响应;选取两种液体黏滞阻尼器的加固布置方案,分析不同的阻尼器布置位置对桥梁墩顶的横向位移以及墩梁横向相对位移的影响规律,研究阻尼器不同设计参数对桥梁耗能减震的效果,结合阻尼器优化得到的参数并最终选定一种效果较好的加固方案。研究结论:(1) 8度罕遇地震作用下,墩顶位移和墩梁相对位移较大,超出了铁路桥梁的允许位移值;(2)随着墩高的增大,墩顶位移随之增大,而墩梁相对位移的变化规律不明显;(3)本铁路桥梁加固时液体黏滞阻尼器的推荐参数为阻尼速度指数a=0.3,阻尼系数C=5 000 k N·(s/m)a;(4)液体黏滞阻尼器能够显著降低地震作用下的墩顶位移和墩梁相对位移,消能减震作用显著;(5)本研究结论可用于既有铁路桥梁的抗震加固及减震控制。     

信息技术在铁路桥梁桩基托换中的应用

应用信息技术(计算机模块)对广深铁路桥梁桩基进行主动动载托换施工.介绍信息技术在铁路桥梁桩基进行主动动载托换全过程中的监测、记录、分析以及各种应力、应变数据的处理,用以指导施工.结果表明,信息技术(信息化施工)是铁路桥梁桩基实行主动动载托换施工成功的关键.     

基于Bentley平台的铁路桥梁构件参数化建模研究

Bentley作为BIM平台软件提供商之一,虽然在基础设施领域提供了大量软件产品,但仍难以满足铁路桥梁设计的实际需求,需要进行二次开发实现基于线路的桥梁参数化建模。基于Bentley Power Civil的铁路桥梁构件三维参数化设计,以通桥(2009)4301/4201系列圆端形实体墩自动加载PCL文件为例,创建标准图进而建出银西线实体桥墩参考图,合理确定桥墩高度,完成构建的参数化设计。Bentley平台能够进行高效率、高质量建模,实现桥梁三维设计软件参数化、关联化、标准化。     

铁路桥梁刚度描述方法

针对我国新建桥梁跨度和结构形式远远超出现有桥梁设计规范的适用条件,以及国内外桥梁刚度指标和取值存在较大差异,进行铁路桥梁刚度描述方法和预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度的限值研究。提出一种铁路桥梁刚度的统一描述方法,即采用设计荷载下的梁端处桥面(轨面)的横向、竖向转角和扭转角及非梁端处桥面(轨面)的横向、竖向转角和扭转角沿桥纵向的变化率(即曲率)描述桥梁刚度,并推导出大跨度铁路预应力混凝土连续梁(刚构)桥刚度设计参考限值。该方法不仅能方便描述简支梁的刚度问题,与现有规范相衔接,而且能描述规范所不能涵盖的大跨度桥梁和特殊桥梁结构的刚度问题。通过代表性桥梁的车桥系统动力响应计算分析,证明了统一描述方法的可行性和较好的统一性。     

高墩大跨连续刚构桥梁IDA分析结果离散原因

为研究地震动特性对高墩大跨桥梁IDA分析结果离散性的影响,以某一高墩大跨铁路桥梁为工程依托,基于OpenSEES建立其非线性有限元模型;采用"谱兼容"的方法从太平洋地震中心的PEER数据库选择20条地震记录,对该算例桥梁进行IDA分析,研究地震动的峰值、反应谱幅值S_(a.max)和S_a(T_1,5%)等参数对结果离散性的影响。研究结果表明:高墩大跨桥梁的IDA分析结果的离散性是由于桥梁第1阶模态对应的谱加速度S_a(T_1,5%)的离散导致的,二者存在明显的正相关关系,在高墩大跨桥梁增量动力分析选择地震波时严格控制S_a(T_1,5%)的离散性,有利于提高高墩大跨桥梁非线性地震反应分析结果的精确性。     

信息技术在铁路桥梁桩基托换中的应用

应用信息技术(计算机模块)对广深铁路桥梁桩基进行主动动载托换施工．介绍信息技术在铁路桥梁桩基进行主动动栽托换全过程中的监测、记录、分析以及各种应力、应变数据的处理，用以指导施工．结果表明，信息技术(信息化施工)是铁路桥梁桩基实行主动动载托换施工成功的关键．     

基于土压力分析法的邻近路基堆载对铁路桥桩基础的影响分析

基于弹性力学半无限体理论计算路基堆载下土体的侧向土压力,并运用m法的弹性地基模型分析了路基堆载对铁路桥梁桩基础的影响情况,得出在不同堆载高度、不同堆载距离及不同地质条件下,铁路桥梁桩基础的设计参数,可为以后此类情况下铁路桥梁桩基础设计提供参考数据。     

铁路桥梁近断层地震响应与地震强度相关性

研究目的:以10组典型特征周期的铁路减隔震桥梁为研究对象,采用支座位置处延性位移作为地震响应参数(EDP),研究近断层地震作用下减隔震铁路桥梁地震响应参数与多种地震动强度指标IM的相关性。研究结论:(1)速度型IM指标最为适用于表征近断层减隔震桥梁非线性位移需求;(2)当结构初始特征周期与地震波高频能量集中区域频率及速度脉冲周期相近时,将导致EDP对IM值变化敏感,减隔震桥梁结构设计时应注意避开结构周期敏感区域;(3)本研究成果可为近断层铁路桥梁的减隔震设计提供技术支撑。     

客运专线铁路桥梁设计新理念

客运专线铁路桥梁有不同于普通铁路桥梁的特殊要求,从而带来新的桥梁设计理念。从桥渡设计、景观设计、以桥代路设计、立交设计等桥梁设计几个方面对铁路客运专线桥梁设计新理念进行阐述,并介绍应用实例。