一种基于BIM技术的隧道工程受力分析方法及系统

一种基于bim技术的隧道工程受力分析方法及系统
技术领域
1.本技术属于隧道工程技术领域，具体涉及一种基于bim技术的隧道工程受力分析方法及系统。


背景技术：

2.bim技术即建筑信息模型建造技术，用于根据综合各类建筑工程项目信息来建立三维建筑模型。应用bim技术除能够建立建筑模型以外，更主要的是其应用会贯穿于建筑工程项目的整个生命周期，并进行信息融合，从而实现向先进集约型施工方式的转变。
3.目前，bim技术在我国城市地下空间开发利用中的应用处于起步阶段。在规划方面，可以利用bim技术从宏观上协调配合城市的整体发展，从微观上模拟分析个技术指标来论证地下空间规划的可行性；在设计方面，运用bim技术设计出良好性能的建筑物，可以直观设计环境，复杂区域可以从模型中直接出图。检测等工作可以给施工阶段的高效实施提供保障。bim在施工方面，可以在施工前期进行模拟施工，调整机电设备安装及管线安装顺序，提高安装效率及准确度，并且能够分析跟进施工进度，提高项目管理的效率，确定最佳的施工方案。在运营维护方面，运用bim形成的建筑信息数据库可以为建筑后期的运营维护提供保障，可运用项目信息集成系统整合各类相关信息，进行设备维护管理及应急处理，在突发情况下能够提供最有效的人员疏散逃生路线。
4.但是目前由bim软件所构建的模型与主流分析软件不能很好的进行数据交换，大大制约了bim技术的应用。因此，如何有效的构建隧道工程模型并实现bim模型与分析软件之间进行数据的有效交换，是目前bim技术应用推广亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术提出了一种基于bim技术的隧道工程受力分析方法及系统，目的在于能够实现有效的构建隧道工程模型并实现bim模型与分析软件之间进行数据的有效交换。
6.为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
7.一种基于bim技术的隧道工程受力分析方法，包括以下步骤：
8.采集已运营隧道工程数据信息，基于所述数据信息，构建力学分析模型；
9.基于bim技术构建隧道工程模型；
10.建立所述隧道工程模型与所述力学分析模型转换通道，将所述隧道工程模型参数输入至所述力学分析模型；
11.基于所述隧道工程模型参数、所述力学分析模型，分析、获得所述隧道工程模型受力情况；
12.基于所述转换通道，将所述隧道工程模型受力情况显示在所述隧道工程模型中。
13.优选的，所述数据信息包括：构件尺寸信息、构件材质信息、场地恢复信息。
14.优选的，所述力学分析模型包括：受力模型和材料模型。
15.优选的，采用revit软件构建所述隧道工程模型。
16.优选的，采用abaqus软件对所述隧道工程模型受力情况进行受力分析。
17.优选的，所述转换通道的构建方法包括：
18.将所述隧道工程模型进行删减，得到简化隧道工程模型；
19.将所述简化隧道工程模型导出，得到sat数据格式的所述简化隧道工程模型；
20.将所述sat数据格式的简化隧道工程模型进行恢复，得到修复隧道工程模型。
21.优选的，所述受力情况包括受力点情况和受力应力云图情况。
22.本技术还提供一种基于bim技术的隧道工程受力分析系统，包括：数模构建模块、模型构建模块、转换模块、分析模块和显示模块；
23.所述数模构建模块与所述转换模块连接，所述数模构建模块用于采集已运营隧道工程数据信息，基于所述数据信息，构建力学分析模型；
24.所述模型构建模块与所述转换模块连接，所述模型构建模块用于基于bim技术构建隧道工程模型；
25.所述转换模块与所述分析模块连接，所述转换模块用于建立所述隧道工程模型与所述力学分析模型转换通道，将所述隧道工程模型参数输入至所述力学分析模型；
26.所述分析模块与所述显示模块连接，所述分析模块用于基于所述隧道工程模型参数、所述力学分析模型，分析、获得所述隧道工程模型受力情况；
27.所述显示模块用于基于所述转换通道，将所述隧道工程模型受力情况显示在所述隧道工程模型中。
28.本技术的有益效果为：
29.应用本技术方法，可以实现隧道工程在整个工程周期的模拟，并且结合力学分析模型，能够实现施工不同阶段受力情况的考察，为实际建筑期提供了有效数据参考，提高了工程的合理性与安全性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本技术一种基于bim技术的隧道工程受力分析方法流程示意图；
32.图2为本技术一种基于bim技术的隧道工程受力分析系统结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
35.实施例一
36.如图1所示，为本技术一种基于bim技术的隧道工程受力分析方法流程示意图，包
括以下步骤：
37.s1、采集已运营隧道工程数据信息，基于数据信息，构建力学分析模型；
38.其中，数据信息包括：构件尺寸信息、构件材质信息、场地恢复信息。
39.本实施例中，以支护结构作为受力主体，将围岩作为荷载来源和支护结构的弹性支撑。隧道的支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支撑对结构施加约束来实现的。当围岩的承载能力越强时，它给予支护结构的压力则会越小；因此本实施例将支护构件的尺寸、材质作为支护结构受力分析的主要指标。
40.场地恢复包括：围岩、地下水压力以及附加载荷；考虑到隧道建成后地面及周边环境等信息作为附加载荷；隧道结构中围岩作为主要载荷，考虑其垂直均布应力和水平均布应力。
41.力学分析模型包括：受力模型和材料模型。
42.基于支护构件的尺寸、材质、弹性模量、泊松比、内摩擦角和粘聚力构建材料模型；
43.采用abaqus软件计算隧道围岩的垂直均布应力和水平均布应力。地下水压力按照最不利的水位计算。附加载荷分为永久载荷和可变载荷；其中永久载荷包括地面建筑；可变载荷主要包括人群载荷和施工载荷。
44.分别对上述围岩平均布应力、地下水压力和附加载荷构建受力模型，并进行叠加，获得隧道受力模型。
45.s2、基于bim技术构建隧道工程模型；
46.采用revit软件构建上述隧道工程模型。
47.s3、建立隧道工程模型与力学分析模型转换通道，将隧道工程模型参数输入至力学分析模型；
48.转换通道的构建方法包括：
49.将隧道工程模型进行删减，保留梁、板、柱、墙形式的主体结构，得到简化隧道工程模型；
50.将简化隧道工程模型导出，保存为acis商业内核的sat数据格式，得到sat数据格式的所述简化隧道工程模型；
51.将sat数据格式的简化隧道工程模型导入到abaqus中进行恢复，得到修复隧道工程模型。
52.s4、基于所述隧道工程模型参数、所述力学分析模型，分析、获得所述隧道工程模型受力情况；
53.本实施例采用abaqus软件对所述隧道工程模型受力情况进行受力分析。abaqus软件不仅提供众多岩土材料本构模型，真实反应岩土特性，还提供二次开发平台，能够灵活自定实现其他的功能。
54.受力情况包括受力点情况和受力应力云图情况。通过将实际工程中各参数输入至受力模型中得出隧道结构受力情况。
55.s5、基于转换通道，将所述隧道工程模型受力情况显示在隧道工程模型中。
56.在本技术中，需要经过大量采集已运营隧道真实数据，进而得到不同施工工况下的力学分析模型，从而为后续的受力分析提供基础。结合abaqus软件强大的功能，实现在施工阶段的实时分析、监测，保证施工安全及隧道的服役质量。
57.实施例二
58.如图2所示，本技术还提供一种基于bim技术的隧道工程受力分析系统，包括：数模构建模块、模型构建模块、转换模块、分析模块和显示模块；
59.数模构建模块与转换模块连接，数模构建模块用于采集已运营隧道工程数据信息，基于数据信息，构建力学分析模型；
60.数模构建模块的工作过程包括：
61.数据信息包括：构件尺寸信息、构件材质信息、场地恢复信息。
62.本实施例中，以支护结构作为受力主体，将围岩作为荷载来源和支护结构的弹性支撑。隧道的支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支撑对结构施加约束来实现的。当围岩的承载能力越强时，它给予支护结构的压力则会越小；因此本实施例将支护构件的尺寸、材质作为支护结构受力分析的主要指标。
63.场地恢复包括：围岩、地下水压力以及附加载荷；考虑到隧道建成后地面及周边环境等信息作为附加载荷；隧道结构中围岩作为主要载荷，考虑其垂直均布应力和水平均布应力。
64.力学分析模型包括：受力模型和材料模型。
65.基于支护构件的尺寸、材质、弹性模量、泊松比、内摩擦角和粘聚力构建材料模型；
66.采用abaqus软件计算出隧道围岩的垂直均布应力和水平均布应力。地下水压力按照最不利的水位计算。附加载荷分为永久载荷和可变载荷；其中永久载荷包括地面建筑；可变载荷主要包括人群载荷和施工载荷。
67.分别对上述围岩平均布应力、地下水压力和附加载荷构建受力模型，并进行叠加，获得隧道受力模型。
68.模型构建模块与转换模块连接，模型构建模块用于基于bim技术构建隧道工程模型；
69.模型构建模块采用revit软件构建上述隧道工程模型。
70.转换模块与分析模块连接，转换模块用于建立隧道工程模型与力学分析模型转换通道，将隧道工程模型参数输入至力学分析模型；
71.转换模块的工作过程包括：构建转换通道；
72.转换通道的构建方法包括：
73.将隧道工程模型进行删减，保留梁、板、柱、墙形式的主体结构，得到简化隧道工程模型；
74.将简化隧道工程模型导出，保存为acis商业内核的sat数据格式，得到sat数据格式的所述简化隧道工程模型；
75.将sat数据格式的简化隧道工程模型导入到abaqus中进行恢复，得到修复隧道工程模型。
76.分析模块与显示模块连接，分析模块用于基于隧道工程模型参数、力学分析模型，分析、获得隧道工程模型受力情况；
77.分析模块的工作过程包括：
78.本实施例采用abaqus软件对所述隧道工程模型受力情况进行受力分析。abaqus软件不仅提供众多岩土材料本构模型，真实反应岩土特性，还提供二次开发平台，能够灵活自
定实现其他的功能。
79.受力情况包括受力点情况和受力应力云图情况。通过将实际工程中各参数输入至受力模型中得出隧道结构受力情况。
80.显示模块用于基于转换通道，将隧道工程模型受力情况显示在隧道工程模型中。
81.以上所述的实施例仅是对本技术优选方式进行的描述，并非对本技术的范围进行限定，在不脱离本技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本技术的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本技术权利要求书确定的保护范围内。