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1、,BIM,BIM,BIM,BIM技术在铁路隧道 设计阶段的应用研究,主 讲 人：李 俊 松,达索系列软件在铁路隧道工程中应用的整体技术框架：,整体概况技术框架,三维设计,平台选取,理念革新,模板建立,团队培养,二次开发,整体概况解决问题,BIM技术的应用需要若干软件相互协作共同完成，要求信息模型能在各软件之间无损交换、无缝链接，因此可选择同系列的软件相互配合以实现BIM技术的应用。目前国际上领先的三维软件公司主要有欧特克、达索、奔特力和图软，课题组在综合考虑软件性能、建模需求、施工模拟、运营维护等因素后，选择达索系列软件作为技术支持。,整体概况解决问题,平台选取,整体概况解决问题,平台选取,硬
2、件架构,整体概况解决问题,平台选取,整体概况解决问题,理念革新,整体概况解决问题,模板建立,整体概况解决问题,二次开发,整体概况解决问题,团队建设,铁 路 隧 道 专 业BIM 技 术 应 用 总 体 规 划,整体概况技术路线,隧 道 暗 洞 BIM 技 术 应 用 规 划,整体概况技术路线,整体概况技术路线,整体概况技术路线,整体概况技术路线,整体概况技术路线,整体概况技术路线,ENOVIA VPM 协同平台,协同导航ENOVIA VPM协同平台,铁路隧道设计导航系统,协同导航TIM设计导航,功能按钮区域,软件集成区域,铁路隧道设计导航系统,设计辅助功能,协同导航TIM设计导航,铁路隧道设计
3、导航系统,计算辅助功能,协同导航TIM设计导航,铁路隧道设计导航系统,三维设计导航,协同导航TIM设计导航,基于C/S模式的协同工作保证了设计数据的时效性和唯一性；,协同设计可实现设计流水化作业，提高设计效率；,导航系统在融入传统设计理念的基础上，再造了全新的BIM设计流程，提高了铁路隧道设计效率，使设计人员可将更多的时间投入设计方案的优化。,协同导航小结,在借鉴建筑、机械、电子行业相关研究的基础上，响应铁路BIM联盟号召，根据行业实际情况定义了一系列面类，如右图所示。并对各面初步拟定了编码规则，制定了隧道专业合理可行的文件级、特征级命名规则。,三维建模标准制定,三维建模标准制定,三维建模标准
4、制定,三维建模标准制定,三维建模开发工具,小导管定制界面,钢架定制界面,二衬钢筋定制界面,三维建模相关工具,三维建模开发工具,骨架参数辅助,参数同步,AutoCAD导入,标准化建模辅助工具,参数复制,三维建模开发工具,大跨I型二衬,大跨I型沟槽及仰拱填充,下锚段初支,下锚段二衬,利用CATIA草图设计器绘制隧道截面草图，约束部件尺寸，建立参数化关系。,三维建模暗洞模板,洞内车站大跨段,三维建模暗洞模板,洞内车站大跨段沟槽及道岔布置,洞内车站大跨段衬砌布置,下锚衬砌及普通衬砌段,三维建模暗洞模板,三维建模暗洞模板,进口明暗分界横断面草图,进口隧道洞门横断面草图,隧道出口洞门外耳墙草图,隧道出口洞
5、门耳墙草图,草图,与洞身轮廓联系，参数化驱动所有轮廓约束。,三维建模洞门模板,在建立三维地表、三维地质模型的基础上，建立线路的三维模型，利用骨架继承、参数设置、草图绘制等技术，结合CATIA的扫掠、拉伸、多截面等命令，实现隧道三维实体模型的建立。,隧道进口,隧道出口,实体,三维建模洞门模板,继承线路骨架、参数化驱动所有草图，实现联动修改。,草图,骨架,草图,参数,三维建模明洞模板,整体模型,回填,基底换填,实体,衬砌和端墙,三维建模明洞模板,斜井洞门草图,斜井洞口挡墙草图,斜井衬砌草图,草图,类似于正洞方法绘制斜井各类型草图，并参数化驱动。,三维建模斜井模板,实体,端墙模型,斜井洞门模型,整体
6、模型,三维建模斜井模板,钢架模型,钢筋网,实体,斜井衬砌,初期支护,三维建模斜井模板,实体,斜井交叉段模型,斜井错车道模型,三维建模斜井模板,2截面草图设计,3截面草图设计,后墙内侧主筋草图设计,后墙内侧纵筋草图设计,草图,三维建模洞室模板,初喷和复喷,锚杆和钢筋网,二衬混凝土,二衬钢筋,实体,三维建模洞室模板,通过三维模型，可实现隧道设计合理性检验。以下图形为综合洞室设置在施工缝处。,附属洞室与施工缝位置关系,施工缝,施工缝,上图为综合洞室设置在施工缝处,三维建模设计校核,附属洞室与施工缝位置关系,通过三维模型，可检验如附属洞室与施工缝位置关系，避免附属洞室设置在施工缝、变形缝处。,以上两图
7、为综合洞室设置避开施工缝,施工缝,施工缝,三维建模设计校核,三维建模设计校核,隧道洞口位置确定,隧道出口,隧道进洞较早,隧道进洞较晚,隧道合理的进洞位置,环向盲管与施工缝关系,环向盲管与施工缝位置重叠,环向盲管与施工缝位置错开,三维建模碰撞检验,径向锚杆与超前支护重叠,径向锚杆与超前支护避开重叠,三维建模碰撞检验,斜切式洞门钢筋计算优化,三维建模精细化设计,斜切式洞门钢筋,三维建模精细化设计,设计方案审核与比选；,三维联动算量；,精细化设计；,数值模拟模型共享；,轻量化展示。,三维建模小结,定制具有铁路行业特点的标准，使BIM模型特别是其中的二维图模板符合目前的制图标准和设计习惯。,草图标准,
8、创成标准,二维出图标准制定,定制具有铁路行业特点的字体，使BIM模型特别是其中的二维图模板符合目前的制图标准和设计习惯。,字体选择,隧道符号,二维出图字体定制,二维出图整体思路,二维出图互提资料读入,线路、地质数据读入内容展示,三心圆、单心圆建模出图模板,二维出图轮廓模板调用,马蹄形建模出图模板,二维出图轮廓模板调用,衬砌分段设计,二维出图传统设计介入,衬砌分段设计,二维出图传统设计介入,数据库配置界面,辅助洞室智能布置,2D部件,导入EXCEL,导出EXCEL,二维出图CATIA二次开发,施组图绘制工具条,纵断面图绘制工具条,基准设置,删除功能,二维出图CATIA二次开发,施组案例,康定隧道
9、-25.016公里-4斜井2横洞,二维出图出图成果,纵断面案例,扎莫隧道-1.232公里,二维出图出图成果,衬砌断面图,二维出图出图成果,衬砌钢筋图,二维出图出图成果,型钢钢架图,二维出图出图成果,实现了纵断面、衬砌断面、施工组织等图纸的快速辅助出图，使设计师可投入更多的时间在设计方案优化上；,参数化设计、二三维联动等技术较大地提高了设计效率和准确度，也减轻了后期变更设计的工作压力。,二维出图小结,结构加载,结构材料属性,应力张量,米斯应力,数值模拟内部模块,网格划分,载荷及边界条件,材料属性赋予,CATIA模型导入,数值模拟ABAQUS,Z向位移分布,米赛斯应力,主应力空间张量,Z向应力分布
10、,数值模拟ABAQUS,CATIA实体模型,数值模拟重庆地铁,ABAQUS实体模型,数值模拟重庆地铁,CATIA TO ANSYS(二维),CATIA轮廓,转换程序,ANSYS单元,ANSYS节点,变形图,轴力图,数值模拟ANSYS互动,空气动力学原理,CATIA导出三维模型.stp文件,fluent导入.stp文件,fluent导入.stp文件后全线三维模型,数值模拟FLUENT互动,Fluent局部放大三维模型,三维模型空气动力学分析网格划分,三维模型空气动力学分析云图,三维模型空气动力学分析云图,数值模拟FLUENT互动,实现了CATIA三维模型、二维草图到分析软件的无缝接入；,BIM设
11、计过程中的信息可与分析软件共享；,数值模拟小结,目前已较大地提高了隧道断面数值检算的效率。,出口开挖量统计,进口开挖量统计,工程算量三维算量,出口圬工统计,进口明洞工程数量统计,出口明洞工程数量统计,进口圬工统计,工程算量三维算量,工程算量二维算量,参数关联,图形驱动,数量计算,整合工程量数据，常见表格方式输出。,洞口及明洞工程数量表（部分）,洞身工程数量表（部分）,工程算量表格输出,目前已实现的工程算量功能可较大地提高算量效率；,BIM三维算量与传统二维算量的结合可大大提高算量精准度；,工程算量小结,附加信息添加,信息同步,信息附加相关工具,附加信息查询,信息模板制定,三维模板二次开发,模型
12、信息附加,产品属性信息,信息是BIM的灵魂，通过搭建底层数据库及二次开发，从信息附加，属性附加及数据库数据信息存储等方面为隧道BIM模型附加信息。,数据库存储,信息附加,实现了纵断面、衬砌断面、施工组织等图纸的快速辅助出图，使设计师可投入更多的时间在设计方案优化上；,参数化设计、二三维联动等技术较大地提高了设计效率和准确度，也减轻了后期变更设计的工作压力。,二维出图小结,施工延伸,3D施工模型,设计数据 (图纸、模型、文档),施工工艺,施工工序,施工资源 （人、机、材）,实验分析数据,施工计划,施工模拟数据,造价预算数据,施工现场数据,从设计阶段传递到施工阶段的数据，可为施工分析、工艺、工序、
13、资源配置、施组计划、施工模拟等方面提供坚实的数据基础。,通过二次开发，实现BIM模型与数据库实时关联，能快速、准确地获得施工工程基础数据，随时为采购计划的制定、限额领料、物料下料等提供及时、准确的数据支撑。,施工延伸物料配置,型钢钢架模型,现场预制图,运用BIM技术预先生成隧道特殊位置，如附属洞室与正洞交叉位置、洞门位置的钢筋、钢架等模型，通过模型准确的计算出不规则位置每根钢筋、钢架的长度，指导工人现场下料，提高施工效率，减少材料浪费。,现场下料图,斜切式洞门钢筋模型,施工延伸现场下料,监控量测是铁路隧道施工阶段必不可少的一个工作环节，隧道的安全在成大程度上取决于监控量测工作是否合理、科学、系
14、统和高效。,隧道监控量测虚拟,施工延伸虚拟监控,地表沉降的虚拟实现,单个沉降点,施工延伸虚拟监控,结合ENOVIA平台数据协同及处理功能，实现对铁路隧道项目安全风险的评估与管理，为施工阶段的施工安全提供保障。,DELMIA风险表达,风险控制成本与时间关系图,施工延伸安全管理,通过ENOVIA平台数据协同及处理，实现对铁路隧道项目投资的局部和整体控制，达到造价透明、投资可控的目的。,计划数据协同,项目资金占比,施工延伸投资控制,通过三维BIM模型的测算，结合施工工艺要求以及施工工序步骤，输出Excel表，快速完成对工程量的预测和核算，达到控制投资的目的。,工程量快速预算,施工延伸投资控制,运营延
15、伸项目管理,设备,物资设备储存室,运营延伸设备管理,通过机车车辆轴温检测、烟雾探测、列车分离监测等防灾监控设备监测轨道沿线的塌方、落石报警、风速计、水位监测、地震检测器、轨道变形测量、隧道火灾报警等,烟雾探测器 深圳市同安迪科技有限公司,自动全站仪 广州南方,强震仪 北京soil仪器有限公司,雨量器 天津凯隆达仪器仪表有限公司,运营延伸虚拟监控,监测元器件,预埋管线,数据采集,分析与发布,运营延伸虚拟监控,利用DELMIA模拟隧道内发生的自然灾害和事故灾难等紧急状况（如地震、地质灾害、列车火灾和脱轨等）时的应急措施，建立人员行为数据库，确定疏散路径，仿真人员行为。通过人员行为模拟，可疏散区域进行优化，合理分配疏散资源，制定应急预案。,
