BIM技术在京张高铁标准梁设计中的应用研究

2020-01-09梁劲

铁道勘察 2020年1期

梁劲

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

1 概述

京张高速铁路是北京至西北地区快速通道和京津冀地区城际铁路网的重要组成部分，既是支撑2022年冬奥会的交通保障线，也是促进京津冀一体化发展的经济服务线。京张高铁正线全长173.964 km，其中桥梁全长67.179 km，设计速度最高为350 km/h。标准梁的BIM设计将在整个京张铁路桥梁专业的BIM设计中起到关键作用。

2 标准梁介绍

高速铁路桥梁作为列车运行的重要基础设施，具有优良的静动力性能、毫米级的变形标准等十分显著的优势。

京张高速铁路大量采用现浇混凝土标准梁，常用跨度为20 m、24 m、32 m，截面形式为单箱单室等高度简支箱梁。除梁体主体结构外，另设有挡砟墙、电缆槽竖墙、盖板、遮板等附属构造设施。跨度为20 m的标准梁正立面、横截面如图1和图2所示。

图1 京张高铁标准梁正立面

图2 京张高铁标准梁横截面

3 建立模型

基于Bentley软件，进行京张高铁的BIM设计与建模，充分考虑标准梁BIM模型在工程全生命期各阶段的使用需求，按照《铁路工程信息模型交付精度标准》的要求，创建标准梁的主体与附属结构的BIM模型，几何精度取3.0级，如图3～图6所示(跨度为20 m)。

图3 标准梁BIM模型三维视图

图4 标准梁BIM模型横截面

图5 标准梁BIM模型正立面

图6 标准梁BIM模型顶面

4 模型信息表达

根据铁路工程项目的应用需求，需要将相关信息附加在模型上，以便和模型一起传递、交付，从而使模型数据具备共享、传递和协同的功能[1]。BIM模型作为承载信息的实体及其相关属性的集合[2]，是信息输入、交付和管理的基本对象[3-5]。

在所有信息中，构件的IFD编码是最基本、最重要的信息之一[6-7]。IFD的英文全称为International Framework for Dictionaries，可利用数字编码为每一个概念定义一个全球唯一的标识码[8]。IFD编码可以保证信息交换的准确性与完整性[9]。根据《铁路工程信息模型分类和编码标准》的有关规定[10]，应对标准梁BIM模型进行IFD编码，具体方法为：在Bentley软件平台上，对模型单元的属性进行分类赋值，将IFD编码值作为附加属性项赋予BIM模型。

除IFD编码外，还可以把混凝土标号、标准梁工程数量、跨度、材料类型等其它非几何信息编制为附加属性项目，通过属性赋值的方式，将此类信息赋予BIM模型，使其可以随着BIM模型传递、交付。模型的属性赋值界面见图7。

图7 BIM模型的属性赋值界面

5 模型空间定位

标准梁BIM模型的空间定位，是创建京张高铁全线桥梁整体BIM模型的基础和关键。根据Bentley软件平台的特点，需将标准梁BIM模型按照坐标位置合理正确地定位到整体总装模型轴网中[11-12]。铁路标准梁的空间位置信息，包含标准梁的起始里程、中心里程、终止里程信息，起始高程、中心高程、终止高程，偏离线路中心线距离等。

具体步骤为：(1)定义整体项目的通用坐标系，保证模型拆分、整合后能够对齐和对正[13]；(2)在项目文件中统一坐标基点与轴网，规定平面位置、高程、方位角的控制点，将标准梁模型定位到整体项目空间中。桥跨结构的整体模型定位流程如图8所示。