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《重庆交通大学》 2018年
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基于BIM的桥梁结构健康监测信息可视化研究

杨波  
【摘要】:随着桥梁数量的与日俱增及交通任务的日益繁重,为桥梁管养带来了极大的挑战。健康监测对于打破传统管养方式信息滞后壁垒,为管养提供有力的科学支撑,规范、准确的进行辅助管养决策具有重大意义。但是,监测信息展示手段依然存在信息化不完备的问题,且缺乏全面性和直观性。BIM作为一种新型的工程信息化手段,具备可视化、数字化、精确化、全面性等特点,贯穿了从勘察设计到运营管养的全面信息,实现了全要素、全生命周期的要求。本文研究了多种桥梁结构健康监测信息在BIM模型中的可视化展示及数据层面的IFC表达。本文的主要研究要点总结如下:(1)研究了IFC标准体系架构,包括IFC标准结构、IFC实体属性关联机制、IFC实体信息扩展机制、IFC标准结构信息框架。通过对桥梁结构健康监测中常用传感器进行归类划分,基于新增实体的扩展方式对桥梁健康监测传感器模型进行扩展。对IFC中现有的传感器属性集研究,根据桥梁结构健康监测信息表达的需求,对现有的传感器属性集进行扩展和补充。(2)借鉴机敏网裂缝监测原理,在BIM中进行裂缝信息表述。使用Revit建立裂缝信息展示模型,通过对模型进行修改模拟不同参数裂缝监测信息的可视化展示。使用IFC文件解析工具对裂缝模型的IFC文件进行解析,分析基于该模型的裂缝长度、宽度、深度等裂缝相关参数信息在IFC中的表达机制。(3)通过建立简化梁模型,验证了结构监测挠度信息在BIM中表达的可行性。通过研究BIM模型的端点节点提取、角点提取、拓扑重构,建立了融合挠度监测信息的BIM模型几何重构机制。(4)以梁体倾斜为例,研究了包括梁体倾斜、梁体滑移、墩台沉降等基于桥梁构件空间位置变化的病害信息在BIM中的展示与表达。以IFC4标准中结构位移实体Ifc Structural Load Single Displacement为核心,建立结构单元、位移信息、空间位置信息的关联。(5)基于提前布点AFT算法和条带法建立BIM应力展示有限元划分模型。选取RGB模型为应力信息颜色空间模型,对颜色模型进行区域划分和量化等操作,以满足应力空间展示和IFC表述的要求。还研究了三角形单元划分、条带划分的应力有限元求解算法,为应力在BIM空间模型中求解建立理论支撑。最后,基于结构响应实体Ifc Structural Reaction在IFC中对应力信息进行扩展,并进行可视化验证。初步实现了应力信息在BIM模型中的可视化展示和IFC表述。
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