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基于BIM技术的地铁盾构通用管片精细化建模及排版应用研究

徐晨  
【摘要】:盾构法具有施工速度快、对周围环境影响小等优势,已成为城市地铁建设的首要方式。通用管片自身具有一定楔形量,可以通过不同点位拼装组合实现对隧道设计轴线DTA的拟合,近年来被广泛应用于地铁盾构隧道衬砌工程。但是仍存在通用管片施工选点困难、成环隧道轴线偏离设计轴线过大等问题,依靠传统的人工纠偏调整效率低且易导致人为误差。BIM技术强大的信息化、可视化功能可以有效辅助管片排版选点以及保证管片成环质量,将BIM技术优势与盾构隧道通用管片拼装工作结合,指导管片顺利拼装,成为当前通用管片排版研究的重点。本文主要针对地铁盾构通用管片的特征,应用解析几何方法并结合BIM三维建模技术,对通用管片精细化建模及排版应用进行研究。主要内容如下:(1)应用解析几何方法进行坐标解算。针对隧道设计轴线常用的直线、圆曲线和缓和曲线三种线形,设置坐标系建立方程解算不同里程下DTA坐标。根据通用管片不同拼装形式,建立坐标系试算不同点位管片环中心位置,并推导出坐标计算公式。(2)运用最小二乘法和枚举法对通用管片进行选点与纠偏。计算对应里程下DTA坐标与试算点坐标的拟合偏差,选择偏差最小的拼装姿态。基于通用管片封顶块位置拼装要求及错缝拼装原则对动态纠偏方法进行优化,优选结果符合工程实际。(3)建立通用管片自适应模型并实现对通用管片模型拼装点位控制。通用管片各管片块差异明显,采用先整体后局部的建模方法建立精细化模型,提升建模效率并保证模型精度;设置参数关联自适应管片模型,实现对通用管片模型在各个拼装点位的控制。(4)结合实际工程案例,采用Civil 3D软件绘制DTA,按照计算点位建立盾构区间管片拼装模型。参数化模型可以实现各环管片拼装点位的快速查询;建立通用管片模型进行预拼装可有效解决通缝问题,提高施工效率并推动管片拼装信息化发展。本文主要创新点是采用Revit建立通用管片精细化模型,通过设置参数关联管片模型实现对模型拼装点位的控制,建立按计算点位排布的盾构区间通用管片拼装模型指导管片拼装施工,为BIM技术在地铁盾构通用管片排版中的应用提供参考。


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