地下综合管廊设计中bim技术与有限元分析的联合应用

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1、管线工程地下综合管廊设计中BIM技术与有限元分析的联合应用翟亮（中冶东方工程技术有限公司，山东青岛266555）摘要：以西藏那曲地下综合管廊项目为研究对象，应用BIM相关软件建模，通过有限元分析软件进行结构的数值分析和管线流体部分的模拟，实现了设计过程中BIM技术与有限元分析的互补应用。关键词：地下综合管廊；结构设计；管线设计；BIM；有限元分析；力学分析中图分类号：TU990.3文献标志码：B文章编号：1009－7767（2018）03－0165－03JointApplicationofBIMTechnologyandFi

2、niteElementAnalysisinUtilityTunnelDesignZhaiLiang地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电与共享；将设计模型导入有限元软件中进行力学分析，力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线实现了对理论计算的支持。联合应用实现了设计中建的公共隧道。推进城市地下综合管廊建设，统筹各类模与计算的衔接与优势的互补。市政管线规划、建设和管理，解决反复开挖路面、架空1那曲地下综合管廊项目概述线网密集、管线事故频发等问题，有利于保障城市安那曲地下综合管廊项目位于西藏高海拔地区，设全、完善城

3、市功能、美化城市景观、促进城市集约高效计内容包括结构设计、建筑设计、消防设计、通风设计、和转型发展，有利于提高城市综合承载能力和城镇化电力管线设计、照明设计、环境与设备监控系统设计、发展质量，有利于增加公共产品有效投资、拉动社会安全防范系统设计、通信系统设计、预警与报警系统设资本投入、打造经济发展新动力。计、燃气管线设计、供水排水设计和供热管线设计等。2015年8月3日发布的《国务院办公厅关于推进该研究以项目中德吉路与尼纬路交叉口为对象，①城市地下综合管廊建设的指导意见》指出，为适应城主要讨论结构设计和管线设计中BIM技术与

4、有限元镇化和现代化城市建设的要求，把地下综合管廊建设分析的联合应用。作为完善城市基础设施的重要内容。总结国内外先进2结构设计与分析经验和有效做法，逐步提高城市道路配建地下综合管2.1德吉路与尼纬路交叉口建模廊的比例。至2020年，建成一批具有国际先进水平的制订建筑结构和水、电、暖专业基础信息模型的地下综合管廊并投入运营。创建规程，规范项目软件平台基础BIM模型的创建工为响应国家建设新投资方向的引导，承担起央企作，以利于不同专业间的协作，统一基础模型的交付在城市建设中的社会责任，我院在综合管廊建设方面标准。积极探索适用的技术路

5、线，尝试并实践用行业的前沿最终提交给建设单位的竣工模型应满足：模型信技术解决新问题。BIM技术在建筑及建筑相关的水、息符合公司内部《建筑模型信息标准》的要求；模型信电、暖方面实现了三维设计，全生命周期的信息传递息已审核并清理；为后期施工和运维阶段的设计和应用做准备，模型信息内容和格式必须符合项目的数据①引自国办发[2015]61号.国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊[1]建设的指导意见.交换标准；模型信息内容准确完备。2018年第3期（5月）第36卷165管线工程德吉路与尼纬路交叉口建模见图1。城—A级考虑。通风口、各类引

6、出口、吊装口、出入口的覆土厚度，[4]根据实际埋深确定，施工载荷按照城—B级考虑。计算中考虑自重，埋土和车辆载荷。交叉口变形分析见图2。图1德吉路与尼纬路交叉口建模2.2德吉路与尼纬路交叉口结构力学分析地下综合管廊建筑结构被岩土包围，其受力特点致使设计计算方法与地面结构存在差异。图2交叉口变形分析在不对分析结果产生实质性或较大影响的前提下，该分析需要做以下基本假设：3管线设计与流体分析1）地下结构与周围岩土介质不产生相对滑动和分3.1德吉路与尼纬路交叉口管线建模离；对于不同岩土类别，岩土越软对结构的约束越弱，该项目管线设计涉

7、及电力管线设计、通信管线设[5-8]结构的层间变形越大。但是，结构内力的变化与变形计、燃气管线设计、供水排水设计和供热管线设计。不一定完全一致，通过结构变形推断受力状态不一定交叉口管线建模见图3。合理。2）周围岩土不分层，计算范围内的介质取各向同性；周围岩土介质均匀，管廊结构与岩土接触刚度无差异；引进场地条件的复杂性，边界条件的取值和不同材料接触面上的相互关系将带来计算资源的巨大[2]需求。3）相对于地面结构，地下结构的动力响应有其自图3交叉口管线建模身特点。岩土将力传递给结构，结构变形振动反馈给[3]岩土，引起新的岩土振动

8、会再次作用于结构。这种岩3.2供热管线内流体分析土和结构之间力的相互作用本身就是一个复杂问题，以供热管线为例，分析管线内流体流动状态。该研究忽略这类耦合作用。供热管线内流体网格划分见图4。该项目总长约4km，整体进行力学分析，对计算流体模拟采用标准k-epsilon模型（见图5），标准资源