基于Revit与Navisworks软件的BIM技术在工程施工模拟的应用研究

施工模拟在BIM技术的基础上产生,在工程项目的实际实施过程当中,可以对施工过程施行动态管理,充分利用各方资源减少浪费,提升工程项目的整体效益。文章列举了Revit与Navisworks软件的应用优势,结合某实际车间工程建立三维模型、编制施工进度计划、完成Navisworks动态漫游、桩基础以及车间施工过程模拟等工作,并总结了该项目中BIM技术的应用价值。

碾压混凝土分层碾压离散元模拟及施工成层细观机理研究

碾压混凝土(RCC)坝特有的大仓面分层碾压工艺带来的层间结合质量问题,是影响其安全运行的重要因素。从施工控制的角度分析RCC施工成层机理,进而合理调整碾压参数,可有效保证大坝的施工质量。首先,通过RCC分层碾压试验,分析了碾压过程中含层面RCC的沉降规律、压实度及抗剪强度,为后续离散元模拟提供了基础;然后,建立并验证了RCC双层碾压与抗剪试验离散元模型;最后,给出了表征层间结合质量的骨料嵌入值指标,进而从孔隙率、层间骨料嵌入、层面应力分布、层间抗剪强度等方面分析了RCC施工成层的细观机理。结果表明:碾压参数对RCC的嵌入值、压实特性、层面应力和层间结合质量均有一定影响;嵌入值是影响层间抗剪强度的重要因素,二者呈线性相关,嵌入值每增加1 mm,模拟抗剪强度约增加1.583 MPa;激振力的增加以及行进速度、碾压厚度的减小均有利于提高层间结合质量,且碾压厚度是影响层间结合质量的最敏感参数。研究结果可为施工中RCC层间结合质量控制标准的制定提供理论依据。

基于子集模拟法的施工进度计划可靠性评估

建筑工程施工进度管理是项目管理的核心,施工进度计划的可靠性对工程建设起着决定性作用。为及时准确评估建筑工程施工进度计划的可靠性,结合随机概率理论,将可靠度分析引入关键路径法中,基于子集模拟法提出了一种动态的施工进度计划可靠性评估方法。实际工程案例分析表明,该方法概念简单易懂、实时性强、计算效率高,能够实时地为项目管理者提供决策依据,有效避免工程进度逾期风险,提升了项目管理的效率和质量。

TBM引水隧洞施工模拟管片力学特性影响因素分析

为探究不同影响因素对引水隧洞施工过程管片位移和应力的影响,以榕江-关埠引水隧洞工程典型区间段为例,建立“围岩-管片-内张钢圈”组合结构的三维精细化有限元模型,模拟引水隧洞工程的施工开挖过程,研究隧洞埋深、围岩类型和注浆体刚度3个因素对施工期管片力学特性的影响。结果表明:TBM引水隧洞施工开挖过程中管片位移随着开挖环数增加而逐渐增大,减小隧洞埋深、增强围岩类型(Ⅴ类→Ⅱ类)和增强注浆属性将会降低管片的位移,其最大值分别为1.670 mm、1.406 mm和1.863 mm;管片压应力随开挖环数增加而逐渐增大,拉应力呈先减小后增加的趋势;增大隧洞埋深、降低围岩类型(Ⅱ类→Ⅴ类)和削弱注浆属性将会增加管片的应力,其中管片压应力最大值分别为5.765 MPa、4.833 MPa和6.165 MPa,均满足规范要求。在实际工程中,建议对埋深大和围岩质量差的隧洞工程重点监测,研究结果可为类似的引水隧洞工程提供参考。

双塔高层悬垂屋面施工模拟研究

采用有限元对双塔高层悬垂屋面构件的变形效应进行施工全过程模拟分析,探究其支承结构和永久结构在分析过程中的力学转换关系,并根据施工模拟结果确定最终施工方案。该文重点介绍施工模拟过程中的一些思路及探讨,如分析悬垂屋面安装及卸载工序,以及从结构变形、杆件内力及稳定性方面对其安全性做出评估等,得出的结论可为现场施工提供有效指导,以期为后续类似双塔高层悬垂屋面的施工方案积累实践经验。

悬挂式高层建筑施工模拟分析

上海金桥国培地块研发项目A楼总高99m,共21层,其中4层以下为裙楼,4~5层之间无柱,5~20层全部悬挂于设置在核心筒上部的屋顶桁架,是国内最大的单体悬挂结构之一。详细介绍了拟采用的逆向施工法,包括屋顶桁架提升、悬挂楼层提升以及楼板浇筑三个阶段50个子步的施工过程;进行了全过程的模拟分析,计算并评估了该施工过程给重点部位的位移和应力带来的影响,包括屋顶桁架悬挂柱连接点位移变化、各层核心筒和楼层梁的位移变化、屋顶桁架关键部位的内力变化、楼板设置后浇带的重要性以及施工过程中极端天气下风荷载对结构的影响;提出了施工过程中的防风措施。

基于BIM的航站楼钢网架屋盖高空散装法施工模拟与力学仿真分析

以南充高坪机场改扩建施工为背景进行技术应用,结果表明:在场地不足的情况下,高空散装法是较优的安装方案;基于BIM的施工模拟,能够合理规划场地模型、提高施工效率;对施工全过程进行数值模拟力学分析,得出关键杆件与关键施工步,确保施工过程安全进行。

地铁双线盾构隧道施工过程中地表沉降模拟分析

城市地下隧道复杂多变的地层条件、极度敏感的城市基础设施环境,使得城市地下隧道盾构施工过程中面临极大的安全风险。为确保盾构机通过海陆交互相沉积区的施工安全及盾构隧道施工后的安全运行,本文以天津地铁11号线三经路站~六经路站双线隧道盾构区间施工为背景,采用MIDAS-GTS软件对不同施工错距、不同埋深下的地层位移、地表竖向沉降进行对比分析。结果表明:当错距开挖长度大于4.5倍隧道直径时,地表最终沉降值变化较缓,现场施工可在此范围外进行施工;整体地表横向沉降曲线呈现出“窄而深”的形态,施工中要根据沉降变化注意隧道盾构施工时的埋深。

顶管施工对土体扰动机理的数值模拟研究

由于顶管施工现场的环境复杂性增加和顶进长度的增长,不恰当的施工参数控制可能导致对现有建筑物的影响过大甚至引发重大安全事故。因此,研究顶管施工中土体扰动机理、了解各施工参数对地层扰动的影响,对从理论上指导顶管施工,优化施工工艺具有重要的研究意义。通过数值模拟研究注浆压力、开挖面支护力对土体变形的影响规律,并与实测结果进行了对比验证。结果表明,不同注浆压力情况下,地表竖向位移呈“弓”字形变化趋势;在距始发井15~50m距离范围内,各注浆压力的地表沉降变化基本一致。开挖面支护力与地表沉降数值基本呈负相关关系,并且在距始发井约为10m位置处,地表竖向位移出现反弯点,范围外的土体趋于稳定。

大跨度钢结构首榀桁架吊装施工及数值模拟分析

一直以来,大跨度钢结构厂房建筑的屋面桁架吊装施工都是施工过程中的重难点环节,不仅精准度要求高,受施工环境扰动也很大,首榀桁架起步单元吊装又是重中之重。文章依托长鑫存储12英寸晶圆制造基地201A芯片厂房项目,详细阐述了“三吊协同施工法”的具体实施过程,并通过MIDAS GEN有限元分析软件对桁架起步阶段、首吊阶段、卸载阶段、形成体系后阶段进行数值模拟,为实际施工过程提供科学参考和技术印证,有力地推动桁架吊装工程的顺利进行。

基于工程监测和数值模拟的混凝土竖向施工缝约束程度研究

对存在竖向施工缝的某厂房顶板和隧道叠合墙结构进行了温度、应变监测和数值模拟。结果表明:顶板和叠合墙在靠近竖向施工缝处的变形均受到显著约束,但其应变峰值和单位温度变形均比靠近水平施工缝处的大;在数值模拟时,将水平施工缝以下底部侧墙和底板的旧混凝土弹性模量均取为实测值,将竖向施工缝一侧的先浇顶板和地连墙的混凝土弹性模量分别取为实测值的25%和50%左右,可使应变计算值与监测值的误差较低;在混凝土抗裂性评估计算中,应考虑对竖向施工缝处旧混凝土的弹性模量进行适当折减。

钻爆施工隧道喷雾降尘数值模拟分析

为研究喷雾系统对隧道开挖后粉尘浓度的影响规律,采用Fluent软件建立长度为50m的隧道通风数值仿真模型,研究压入式风管风速、喷射角度、喷嘴数量和喷嘴至掌子面距离对喷雾除尘效率的影响。研究表明:随着风管风速的增加,粉尘颗粒加速运动,并且粉尘浓度最大位置逐渐远离掌子面。增加喷嘴数量可增大喷雾与粉尘的接触面积,提高粉尘颗粒与水雾作用的概率;在设置5个喷嘴且喷射角度为90°的条件下有利于降低粉尘浓度。喷嘴距离掌子面10m时可有效限制掌子面释放的粉尘,提高除尘效率。

深埋隧道三台阶法施工围岩变形模拟研究

为研究香山隧道三台阶开挖围岩变形情况,选择模拟段运用PLAXIS3D有限元软件进行2次三台阶法开挖全过程模拟,并在不同位置设置监测点进行变形分析。结果表明,此次模拟隧道最大沉降达2.51 cm,在拱顶部位沉降最大,拱肩沉降次之,拱腰位置沉降最小,拱脚则出现隆起现象;隧道最大收敛为1.39 cm,收敛变形最大部位在拱腰,拱肩其次,拱脚最小,距离各个台阶大约0.7倍洞径时收敛变形开始严重;此次模拟得出掌子面挤出变形较小,变形位置主要在上台阶;现场施工中需要注意拱顶和拱腰部位变形情况,同时也要预防上台阶开挖可能出现掌子面挤出破坏情况。所得结果可为类似地质条件下隧道施工提供参考意见。

软土地层在建隧道上穿既有隧道模拟施工变形研究

简要叙述模拟隧道盾构工程概况、设置有限元模型、模拟软土地层防沉降掘进施工、模拟刀具检查与更换,以及计算隧道开挖引起的地层变形量等方面的模拟试验准备工作,开展了既有隧道竖向沉降量和既有隧道横断面沉降量的模拟试验。模拟试验结果表明:在软土地层在建隧道上穿既有隧道模拟掘进施工过程中,虽然既有隧道产生了少量沉降变形,但是随着上穿盾构机的掘进,既有隧道的沉降差异逐渐消除,既有隧道重新获得了稳定的工作环境。

基于离散数值分析技术的海上风电机组安装施工规划模拟研究

海上风电机组安装主要包括多船舶联合施工、单船自运输安装施工两种方式。海上风电场建设中,风电机组安装施工费用占有较大比重,进行整体施工规划分析可以为宏观决策提供量化依据。鉴于此,采用离散数值分析模拟技术,以实际工程项目施工限制条件和风浪流数据为计算参数,对项目总工期和怠机时长等进行数值模拟,以比较上述两种模式的施工效率优劣。结果表明,相对航行距离在359.26 km前,单船模式施工累计耗时高于多船模式,超过该距离后,多船模式逐渐高于单船模式;多船模式怠机抵抗性能整体上优于单船模式。

框架结构抽柱托换施工全过程数值模拟

为了实现新旧结构体系的转换,需要采用抽柱托换技术。文章采用施加温度荷载模拟千斤顶加卸载工况,利用Midas Gen建立抽柱托换施工过程分析模型,对框架结构抽柱托换的施工全过程抽柱托换区域内相关构件的内力、变形的变化规律进行了分析。结果表明,采用该方法建立的抽柱托换施工过程分析模型能够较好地反映抽柱托换施工过程中结构构件受力状态的变化规律,各层千斤顶加卸载工况对结构构件受力的影响较大,在抽柱托换过程中应重点关注,并采取相应的监控措施。

深圳某地铁车站小盾构先行大盾构扩挖施工模拟分析

[目的]深圳地铁14号线(以下简称“14号线”)肿瘤医院站首次采用小盾构先行、大盾构扩挖的施工工法。鉴于目前根据已有成果难以预测小盾构先行开挖且回填后,大盾构在形成的人工复合地层中掘进引起的地层稳定性,需要对采用此种工艺施工的车站进行模拟分析。[方法]采用MIDAS/GTS软件,研究大盾构隧道开挖以及支护结构施作完成后,不同回填材料和不同埋深对地层沉降以及大盾构管片结构受力的影响。[结果及结论]当小盾构隧道分别采用C40混凝土、C15混凝土及渣土回填时,随着回填材料强度递减,大盾构开挖引起的地层位移递增,盾构管片结构的最大应力亦递增;当回填材料为C15混凝土和C40混凝土时,盾构掘进对围岩与地层的影响不大。建议本工程采用C15混凝土的回填方案;大盾构在小盾构隧道不回填的情况下直接掘进,存在较大的风险;埋深在21~45 m范围内,对地面沉降的影响不明显;随着埋深增加,地应力显著增加,隧道结构应力亦随之增加;14号线肿瘤医院站最终采取C15混凝土回填方案,地面沉降监测基本符合数值模拟计算的结果。

某体育场钢屋盖功能改造加固设计与施工模拟分析

以某奥体中心体育场钢结构屋盖为研究对象,对其加固及施工方案进行了分析。首先进行模型反建,并对该屋盖在施加新增荷载后的内力及变形进行分析,明确了需要加固的杆件范围。在此基础上,采用有限元软件对结构开展精细化分析,确定了包含加强节点、杆件和结构的加固方案,有效地改善了结构的传力体系,提高了结构的承载能力并降低了结构在使用荷载下的应力和变形。针对钢屋盖的不同部位,分别通过预应力锚索、增大截面和设置刚性圆管等方式进行加固,保证结构安全且满足建筑要求。除此之外,还对该加固方案对应的施工过程进行了有限元模拟,可为实际施工提供参考。经省运会工程实践验证,本项目的加固方法简单有效。

公路施工扬尘的传播扩散规律仿真模拟研究

为了解决在公路工程现场进行施工扬尘传播观测实验受环境条件影响严重的问题,采用仿真模拟试验与现场观测实验相结合的方法对公路施工扬尘的传播扩散规律进行研究。首先,根据依托工程土体取样参数与风力条件,通过计算流体力学(CFD)软件构建了施工扬尘仿真模型,分别模拟了风速为5 m·s^(-1)与3 m·s^(-1)下的车辆引起施工扬尘的传播扩散情况;然后,在公路工程现场通过仪器观测了工程车辆行驶引起的施工扬尘在长距离传播扩散过程中的浓度值变化情况;最后,通过现场观测实验验证基于CFD构建的施工扬尘仿真模型分析结果的合理性。研究表明:仿真风速为5 m·s^(-1)和3 m·s^(-1)时车辆引起的施工扬尘团传播速度分别为5 m·s^(-1)与2.9 m·s^(-1),在距停车位置45,65,85 m远处扬尘的峰值浓度为分别为228.1,194.2,162.5与515.8,449.9,395.7μg·m^(-3),现场的观测实验结果介于仿真结果之间。基于施工现场土样参数与风力条件构建的公路施工扬尘仿真模型具有较高保真度。

高速公路沥青路面施工工程抗变形能力模拟分析

为了研究不同沥青路面抗变形能力,文章依托怀集至阳江港高速公路中的怀集至郁南路段,使用FLAC与PFC耦合数值模拟的研究方法建立计算模型,采用接触滑动模型对施工工程材料的参数进行设置,统计在不同厚度与曲率半径下沥青路面的拉应力,并对级配碎石基层沥青路面与水稳基层沥青路面的抗变形能力进行分析。结果标明,当路面的曲率半径为2000~5000m时,级配碎石基层沥青路面的拉应力为0.224~0.275MPa,水稳基层沥青路面拉应力为0.104~0.178MPa,级配碎石基层沥青路面拉应力相比增加了0.120~0.097MPa。使用级配碎石基层沥青路面进行施工,其拉应力较大,抗变形能力大于水稳基层沥青路面,具有良好的推广意义。