BIM技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中。相比于傳統(tǒng)設(shè)計(jì),BIM設(shè)計(jì)的一大優(yōu)勢(shì)就是作為成果的BIM模型可以方便快速地轉(zhuǎn)化為有限元模型用于計(jì)算分析。長(zhǎng)安街西延線永定河特大橋采用基于CATIA的BIM正向設(shè)計(jì),最終交付成果為全橋精細(xì)BIM模型。由于大橋結(jié)構(gòu)體系新穎、細(xì)部構(gòu)造異常復(fù)雜,因此需要針對(duì)整體和局部等不同尺度進(jìn)行計(jì)算分析。以BIM模型為基礎(chǔ),在設(shè)計(jì)過(guò)程中利用不同的模型轉(zhuǎn)化方法,建立了局部精細(xì)模型、全橋梁?jiǎn)卧Ｐ�、全橋多尺度模型等不同尺度的�?jì)算模型。利用上述模型進(jìn)行計(jì)算分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),解決了大橋設(shè)計(jì)中的諸多難題,并得到了能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)的結(jié)論和方法。另外,通過(guò)對(duì)比不同算例的建模難度、計(jì)算速度和結(jié)果精度等指標(biāo),說(shuō)明了各個(gè)計(jì)算方法優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)以及適用條件,并為后續(xù)的BIM正向設(shè)計(jì)項(xiàng)目的計(jì)算分析提供了參考。 

【文章來(lái)源】：公路. 2020,65(09)北大核心

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“和力之門”方案造型和主要尺寸

下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的算例對(duì)上述方法進(jìn)行具體說(shuō)明。該算例的工程背景為永定河特大橋引橋上部結(jié)構(gòu)的一個(gè)方案研究，希望以波紋腹板鋼混凝土組合梁代替鋼梁，以降低成本并提升結(jié)構(gòu)性能。進(jìn)行分析時(shí)，首先建立該組合梁的CATIA三維模型，其中，上部混凝土橋面板為包絡(luò)體，下部鋼梁為曲面。然后，將混凝土和鋼梁分別輸出為model格式，并導(dǎo)入Abaqus中，形成不同的部件，之后施加約束、邊界條件以及荷載，并劃分網(wǎng)格，得到計(jì)算結(jié)果，流程示意如圖2所示。有限元模型中，頂板和支座填充位置的混凝土采用實(shí)體單元C3D8R模擬，材料使用線彈性材料，密度2 500kg/m3，彈性模量32GPa，泊松比0.2；鋼板采用殼單元S4R模擬，材料使用理想彈塑性材料，密度7 850kg/m3，彈性模量206 GPa，泊松比0.3，屈服強(qiáng)度345 MPa。不考慮滑移效應(yīng)，混凝土頂板和下部鋼梁之間通過(guò)耦合約束tie連接，支座reference points與支座底板通過(guò)coupling連接，并施加簡(jiǎn)支邊界條件。荷載除自重外，二期鋪裝荷載以均布非結(jié)構(gòu)質(zhì)量的形式施加在混凝土面板上，按照厚度200mm，密度2 000kg/m3計(jì)算加載�；钶d考慮兩個(gè)車道荷載，按照線布10.5kN/m，跨中集中荷載180kN施加。位移和應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

有限元模型中，頂板和支座填充位置的混凝土采用實(shí)體單元C3D8R模擬，材料使用線彈性材料，密度2 500kg/m3，彈性模量32GPa，泊松比0.2；鋼板采用殼單元S4R模擬，材料使用理想彈塑性材料，密度7 850kg/m3，彈性模量206 GPa，泊松比0.3，屈服強(qiáng)度345 MPa。不考慮滑移效應(yīng)，混凝土頂板和下部鋼梁之間通過(guò)耦合約束tie連接，支座reference points與支座底板通過(guò)coupling連接，并施加簡(jiǎn)支邊界條件。荷載除自重外，二期鋪裝荷載以均布非結(jié)構(gòu)質(zhì)量的形式施加在混凝土面板上，按照厚度200mm，密度2 000kg/m3計(jì)算加載�；钶d考慮兩個(gè)車道荷載，按照線布10.5kN/m，跨中集中荷載180kN施加。位移和應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果如圖3所示。從上面的簡(jiǎn)單例子可以看出，使用通用格式進(jìn)行模型轉(zhuǎn)化有著如下的優(yōu)勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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