本發明涉及水運工程,更具體地說,涉及一種基于數字化二維地質剖面的高樁碼頭bim設計方法。
背景技術:
1、在水運工程高樁碼頭設計領域,地質剖面分析是一項重要的工作,可以幫助設計人員詳細了解碼頭結構場地范圍內地質發育情況,為工程設計提供依據。在高樁碼頭樁基設計工作中,傳統的樁基承載力計算主要是在碼頭斷面圖、立面圖中插入二維地質剖面,通過就近鉆孔或線性差值等算法,根據規范公式手動計算,或編寫excel表格輔助進行計算,工作效率較為低下。
2、目前,隨著bim技術在水運工程領域的廣泛發展與應用,采用revit平臺進行碼頭結構建模、出圖及計算已經是本領域比較常用的技術手段。三維地質模型作為地質基礎資料的bim表達形式,其模型構建的插值算法、模型應用可靠性也是近年來工程建設領域研究、討論的主要問題,同時,由于地質模型曲面構網方式及勘區場地范圍較大,形成的三維地質模型往往文件很大,與上部結構bim模型集成后,造成模型卡頓,嚴重影響bim設計效率。
3、現階段,水運工程勘察領域成果形式多以二維為主,在水運工程bim設計中如何更好的利用分析地質基礎資料,數字化處理二維地質剖面,如何實現二維剖面的三維應用,輔助bim設計、計算及出圖,提升工作效率和計算準確性,是目前需解決的主要問題。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題在于,提供一種基于數字化二維地質剖面的高樁碼頭bim設計方法,能有效提升水運工程bim設計工作效率及計算準確性。
2、本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種基于數字化二維地質剖面的高樁碼頭bim設計方法,包括以下步驟:
3、s1、在revit平臺中快速創建水運工程高樁碼頭bim模型;
4、s2、數字化處理二維地質剖面;
5、s3、在碼頭平臺斷面視圖中,導入斷面對應空間位置處的二維地質剖面,含地形線及巖土層分層線,并根據坐標、高程自動定位到斷面視圖中;
6、s4、遍歷導入的二維地質剖面巖土層分層線上地層屬性信息,獲取樁基承載力計算所需地質參數;
7、s5、在revit中根據樁軸線延伸相交法識別樁基入土屬性信息,并計算樁基進入不同巖土單元層的深度;
8、s6、根據樁基類型屬性選取樁基承載力計算公式,并基于樁基幾何參數,結合土層類型獲取樁基設計計算參數;
9、s7、完成樁基承載力計算并展示結果;
10、s8、根據樁基承載力計算結果,優化樁長設計;
11、s9、完成碼頭結構bim模型出圖。
12、按上述方案,所述步驟s1中,通過以下方法實現:采用revit平臺二次開發技術,輔助實現水運工程高樁碼頭結構bim模型快速創建,具體為通過創建構件族搭建碼頭排架,基于碼頭排架搭建碼頭平臺結構段,依據碼頭平臺結構段完成碼頭平臺bim模型。
13、按上述方案,所述步驟s2中,對需導入的二維地質剖面進行數字化處理,實現二維剖面的三維應用,包括以下步驟:
14、s201、地質剖面按設計比例縮放整理,刪除冗余地質信息;
15、s202、地形線、地層分層線為連續的多段線;
16、s203、地形線單獨所屬圖層dxx,其它地層分層線參照所述地層線之上巖土單元層名稱確定圖層名稱;
17、s204、地層分層線屬性賦予,以擴展數據形式自定義添加巖土層屬性信息,包括巖土單元層編號、巖土名稱、土層類型、巖土力學指標、巖土設計指標;
18、s205、調整地質剖面坐標原點與revit平臺中碼頭結構bim模型坐標原點一致。
19、按上述方案,所述步驟s3中,還根據坐標、高程自動準確定位到高樁碼頭平臺、引橋或墩臺斷面中。
20、按上述方案,所述步驟s4中,所述地層屬性在二維地質剖面中以擴展數據形式存在;獲取樁基承載力計算所需地質參數,所述地質參數包括巖土單元層編號、巖土名稱、土層類型、打入樁和灌注樁的極限側阻力標準值、打入樁和灌注樁的極限端阻力標準值。
21、按上述方案,所述步驟s5中,通過以下方法實現,包括以下步驟:
22、s501、在revit中根據樁軸線延伸相交法識別樁基入土屬性信息,具體為:假設樁基軸線向下無限延伸,判斷樁軸線是否與二維地質剖面巖土分層線相交,如相交,則依據交點位置獲取樁基進入巖土層屬性信息,包括巖土單元層編號、巖土名稱和土層類型;
23、s502、根據樁軸線延伸軌跡,通過獲取的上下不同巖土單元層交點坐標及樁端坐標,計算獲得樁基進入不同巖土單元層的深度。
24、按上述方案,所述步驟s6中,通過以下方法實現,包括以下步驟:
25、s601、根據樁基類型屬性選取樁基承載力計算公式,并基于樁基幾何參數,結合土層類型獲取樁基設計計算參數;
26、打入樁的承載力計算公式為:
27、
28、式中,qd為單樁軸向承載力設計值;γr為單樁軸向承載力抗力分享系數;u為樁身截面周長;qfi為單樁第i層土的單位面積極限樁側摩阻力標準值;li為樁身穿過第i層土的長度;qr為單樁單位面積極限樁端阻力標準值;a為樁身截面面積;
29、灌注樁的承載力計算公式為:
30、
31、式中,qd為單樁軸向承載力設計值;γr為單樁軸向承載力抗力分享系數;u為樁身截面周長; ψsi為樁側阻力尺寸效應系數; ψp為端阻力尺寸效應系數;qfi為單樁第i層土的單位面積極限樁側摩阻力標準值;li為樁身穿過第i層土的長度;qr為單樁單位面積極限樁端阻力標準值;a為樁身截面面積;
32、基于樁基幾何參數,當樁徑≤0.8m、樁徑>0.8m時,結合不同巖土單元層土層類型,確定灌注樁設計計算公式中樁側阻力、端阻力尺寸效應系數ψsi、ψp,樁身截面周長、樁身截面面積直接在樁基模型中獲取幾何參數計算;
33、s602、基于revit二次開發,將所述不同樁型樁基承載力計算公式中相關參數形成計算參數面板。
34、按上述方案,所述步驟s8中,根據承載力計算結果,通過與樁基結構允許承載力、樁身軸壓力進行對比,進行樁長調整,優化設計。
35、按上述方案,所述步驟s9中,基于優化調整后的碼頭結構bim模型和二維地質剖面,實現bim模型出圖。
36、實施本發明的基于數字化二維地質剖面的高樁碼頭bim設計方法,具有以下有益效果:
37、1、本發明通過revit平臺上二次開發,在水運工程高樁碼頭bim設計中,通過對二維地質剖面的數字化處理,實現二維剖面的三維應用,一方面解決了三維地質模型文件屬性大,集成水工結構bim模型后文件卡頓的影響,另一方面參考傳統地質剖面輔助樁基承載力計算理論,實現數字化二維剖面結合碼頭平臺bim模型便捷計算與出圖,計算方法可靠,準確度高;
38、2、本發明拓展了基礎地質資料在水運工程bim設計中的應用方式和思路,符合現階段數字化技術應用、bim正向設計先進技術理念,能切實有效提升水運工程bim設計工作效率及計算準確性,具有廣泛的應用推廣價值。