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《长安大学》 2018年
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基于CATIA的BIM技术在隧道设计中的应用

秦海洋  
【摘要】:近年来,建筑项目逐步复杂,传统的设计管理模式已不能满足要求。BIM(building information modelling)技术的应用推动建筑工程朝着信息化方向发展,极大地优化了建筑设计方案。然而,与地上建筑不同,一方面,隧道具有带状分布、围岩未知、设计变更频繁、空间封闭等特点,且由于软件平台、行业标准的差异,导致现行的建筑BIM技术不能直接应用于隧道领域;另一方面,目前隧道设计、施工状况较为粗放,复杂的隧道特性与粗放的生产活动相矛盾。因此,研究适用于隧道的BIM技术,依靠BIM技术推动隧道设计质量与效率的提高至关重要。为了加快BIM技术在隧道设计阶段的发展,基于建筑BIM理论、隧道特点和模型信息化三个方面,论文深入分析了BIM技术在隧道建设各阶段中的应用,其中,着重开展了基于CATIA的BIM技术在隧道设计中的应用研究。针对隧道的特点以及CATIA的特征,研究了三种基于CATIA的隧道快速建模方法,即“UDF+Loop”、“UDF+替换”、“宏循环”方法,分别适用于钢拱架、抗浮桩和衬砌构件模型的快速创建。基于Google Earth研究了山体模型的精准模拟,基于Sketch Tracer研究了隧道高次曲面模型的创建方法,基于参数驱动研究了Catalog目录库的创建和调用。并以金鸡山隧道为工程背景,基于上述研究成果完成了金鸡山隧道BIM模型的创建。基于该模型,在CATIA平台中完成了设计阶段BIM技术的部分功能应用,包括钢拱架Catalog创建、锚杆碰撞检查、U型槽C25混凝土工程量统计、人行横道有限元分析,等。最后,运用CATIA-Midas接口对金鸡山隧道K0+924段台阶法隧道施工过程进行了有限元分析,以拱顶沉降计算结果与现场监测结果的充分拟合为例来阐述CATIA接口功能的日趋成熟。综上所述,CATIA可以基于隧道特点,进行隧道BIM模型的快速创建、精准创建,可以自定义构件模型目录库。基于上述隧道BIM模型,可以实现碰撞检查、工程量统计、有限元分析、二维出图,等功能。并且,可以通过CATIA-Midas接口功能完成隧道模型施工阶段的分析计算。CATIA平台与相关软件的协同完成了隧道BIM模型的创建和分析功能。功能完善的内部模块和较为兼容的外部接口表明:CATIA平台可以满足BIM技术在隧道工程设计阶段中的应用。
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