高鐵客站站房、站臺雨棚多采用大型化、復(fù)雜化的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)形式,造成了監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜、監(jiān)測數(shù)據(jù)海量等問題。如何對海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行充分利用并及時(shí)準(zhǔn)確地交互、解析及顯示,已成為亟待解決的問題。本文針對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及BIM技術(shù)在信息集成化、三維可視化等方面的優(yōu)勢,提出基于BIM平臺的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的集成方法。在此基礎(chǔ)上,分別針對監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫集成、監(jiān)測信息可視化、BIM模型與有限元模型信息交互和監(jiān)測數(shù)據(jù)解析四個(gè)方面開發(fā)健康監(jiān)測功能模塊,具體開展以下工作:(1)以�？跂|站大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)為實(shí)際工程背景,利用SAP2000分析了共83個(gè)工況下該結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力特征,研究并建立了一套該結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)。此外,以理論最不利工況響應(yīng)值及設(shè)計(jì)規(guī)范限值作為預(yù)警閾值的設(shè)立依據(jù),提出了根據(jù)桿件類型進(jìn)行預(yù)警的方法。(2)建立針對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),將數(shù)據(jù)庫監(jiān)測信息與BIM模型集成,利用RevitAPI對監(jiān)測信息可視化各功能模塊進(jìn)行開發(fā),分別為傳感器測點(diǎn)查詢、監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)測曲線顯示、實(shí)時(shí)自動(dòng)預(yù)警和后臺管理模塊。(3)利用SAP2000API和RevitAPI對有限元軟件與BIM軟件數(shù)據(jù)交互功能進(jìn)行開發(fā),結(jié)合集成化的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫對結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元實(shí)時(shí)分析;此外,為解決上述功能通用性不強(qiáng)的問題,開發(fā)BIM模型與SAP2000結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換接口并基于�？跂|站項(xiàng)目驗(yàn)證該轉(zhuǎn)換接口的可行性與準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)BIM模型桿件與結(jié)構(gòu)分析模型桿件之間的自動(dòng)映射。(4)以港珠澳大橋珠海公路口岸鋼網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)的溫度、應(yīng)變實(shí)測數(shù)據(jù)為實(shí)際工程背景進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)解析研究,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬桿件溫度和應(yīng)變變化的非線性關(guān)系從而實(shí)現(xiàn)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)預(yù)測和風(fēng)荷載識別。最后利用Matlab接口,開發(fā)基于BIM平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序,提供自定義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練操作界面,可用于大風(fēng)環(huán)境下重點(diǎn)待檢測桿件的確定,指導(dǎo)監(jiān)測人員對結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢修。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU391;TU17
【部分圖文】：

(c)第三階振型圖 (d)第四階振型圖圖 2-6 前四階振型圖2.2.2 測點(diǎn)布置原則根據(jù)計(jì)算結(jié)果，考慮結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用環(huán)境復(fù)雜性、施工可行性，制定應(yīng)力應(yīng)變、動(dòng)力性能、整體變形、溫度和風(fēng)壓監(jiān)測點(diǎn)的布置原則：（1）桿件的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果能直接反映結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，應(yīng)將應(yīng)力應(yīng)變測點(diǎn)布置于截面類型相同但應(yīng)力較大的桿件，即應(yīng)力比大的構(gòu)件（如斜撐桿件），以及安全儲(chǔ)備較大但重要的構(gòu)件（如柱）。（2）動(dòng)力特性測點(diǎn)一般布置在模態(tài)分析結(jié)果中位移較大的位置，如主桁架局部振動(dòng)較大的部位（跨中、懸挑端部），以及結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)較大的部位（柱頂）。通過動(dòng)力特性監(jiān)測結(jié)果，監(jiān)控結(jié)構(gòu)自振周期的變化，了解結(jié)構(gòu)的損傷程度。（3）對于結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測，重點(diǎn)監(jiān)控結(jié)構(gòu)的整體變形情況，與結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)特性

圖 2-10○1 軸主桁架第一振型模態(tài)圖加速度測點(diǎn)位置的選擇對損傷識別的效果影響較大，好的損傷識別方案應(yīng)對損傷出現(xiàn)的位置特別敏感。本文為驗(yàn)證該加速度測點(diǎn)布置方案能否有效識別出損傷桁架的位置以桿件剛度折減的方式來模擬損傷，對�？跂|站○1 軸至○1-4 軸共 12 榀桁架進(jìn)行損傷前后分析，利用模態(tài)曲率差作為損傷識別指標(biāo)，研究單榀桁架發(fā)生損傷時(shí)識別的有效性和精確性，模態(tài)曲率差指標(biāo)定義為： d ui i iScdex j C j C j(2-1)其中曲率模態(tài) ( )和 ( )分別為損傷前后第 i 階模態(tài)在 j 位置處的曲率，計(jì)算公式如下： 1 21 2 32 1 2 1u u u ui i i iuil j j l j jC jl l l (2-2) 1 22 1 2 1d d d di i i il j j l j j

（b）�？跂|站站臺雨棚第二跨 BIM 三維模型圖 3-5 �？跂|站站臺雨棚 BIM 三維模型圖3.2.3.3 傳感器 Revit 三維模型針對不同類型傳感器建立對應(yīng)傳感器族模型，以風(fēng)速傳感器為例，族實(shí)例和族參數(shù)如圖 3-6 所示。傳感器族內(nèi)包含監(jiān)測信息的參數(shù)，是監(jiān)測數(shù)據(jù)與 BIM 模型交互的媒介。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2860080