基于BIM技术的轨道交通车站深基坑变形特征可视化和安全预警研究

论文摘要

随着我国城市轨道交通建设步伐的加快以及城市土地资源的制约,深基坑工程越来越多,深基坑开挖深度和工程规模也进一步增加,因而,深基坑工程所面临的风险逐渐增加。通过深基坑监测可以得到大量监测数据,为深基坑灾害起到防范和预警作用。传统方法仅是在基坑支护结构的某些关键部位利用单项监测数据的结果与监测规范规定的预警限值比较,以此来判断基坑是否需要进行安全预警。但是某一项监测数据只能描述基坑支护结构的局部特征,往往不能代表基坑整体安全状态,因此,要对深基坑整体安全状态进行准确、合理的评价,就必须充分利用现场多个监测项目综合分析评价。本文从工程实际需求出发,将基坑监测数据应用到基于条件信息熵的基坑安全评估方法,基于Autodesk Revit软件,使用C#编程语言进行深基坑安全预警管理的二次开发,创建基坑监测管理安全预警插件,对深基坑施工期间安全预警进行系统研究,改善了以往的使用单一监测数据表征基坑整体安全状态的方式,使深基坑工程监测信息的表达更加便捷高效。主要研究工作和内容如下:(1)在查阅相关文献的基础上,阐述BIM技术在深基坑工程当中的应用现状以及基坑安全评估和预警方法的应用研究现状。(2)针对轨道交通车站深基坑,分析了基坑开挖变形机理和相关变形特征。从工程地质和水文条件、结构形式与设计、施工方案及管理三个方面对深基坑变形的主要影响因素进行了探讨,三者之间存在相互关联。结合目前在工程领域常用的多种工程安全评估方法,对比分析几种评估方法以及适用范围。(3)研究了基于条件信息熵进行深基坑安全评估方法。依据粗糙集条件信息熵进行权重确定,不需要处理数据的先验信息,提出新的基于条件信息熵的权重确定方法,新的权重计算方法表达的更加全面合理,也提高了该方法的普适性。(4)研究并阐述了BIM技术应用在轨道交通车站深基坑变形特征可视化及安全预警的整体应用思路。建立深基坑精细化Revit模型,以Visual Studio 2017、Revit SDK二次开发工具为平台,以C#为系统的编程语言,对Revit软件进行二次开发创建得到基坑监测安全预警插件,实现深基坑BIM模型中监测数据的导入、计算和安全评价结果显示。(5)结合具体工程案例,依据基坑围护结构形式与各监测项目的测点布置进行基坑监测单元划分,明确深基坑安全评价指标和等级分配,建立基于监测数据的深基坑安全状态评价指标体系。对各监测数据进行定量分析,结合条件信息熵及属性重要度计算各评价指标的权重分配,运用隶属分布函数法进行单因素评判汇总形成隶属度矩阵,完成综合评价。通过二次开发的插件在基坑三维模型上进行可视化显示,为基坑工程的安全施工提供有效的保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 BIM技术在深基坑工程研究现状
•     1.2.2 深基坑安全评估及预警方法研究现状
•   1.3 主要研究内容和技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 第二章 轨道交通车站深基坑的变形特征与安全评估方法
•   2.1 基坑开挖变形机理
•     2.1.1 围护结构深层侧向变形
•     2.1.2 周边地表沉降变形
•     2.1.3 基坑底部隆起变形
•   2.2 基坑开挖变形主要影响因素
•     2.2.1 地质和水文条件
•     2.2.2 结构形式与设计
•     2.2.3 施工方案及管理
•   2.3 基坑安全评估方法
•     2.3.1 层次分析法
•     2.3.2 专家调查法
•     2.3.3 蒙特卡罗方法
•     2.3.4 模糊综合评价法
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于条件信息熵的基坑安全评估方法
•   3.1 安全评估方法概述
•     3.1.1 基本思路流程
•     3.1.2 评价指标选取依据原则
•     3.1.3 评价集的处理方法
•   3.2 权重的确定方法
•     3.2.1 粗糙集理论
•     3.2.2 粗糙集与条件信息熵的融合
•     3.2.3 计算权重方法流程
•   3.3 隶属函数的确定方法
•   3.4 模糊算子的确定方法
•   3.5 本章小结
• 第四章 BIM技术在深基坑变形特征可视化及安全预警的应用
•   4.1 整体应用思路
•   4.2 BIM技术介绍
•     4.2.1 BIM技术概述及应用
•     4.2.2 融合BIM技术适宜性分析
•   4.3 基坑Revit模型的建立
•     4.3.1 Revit支护结构与分类参数化族的建立
•     4.3.2 监测点族的建立与布置
•   4.4 基于BIM的深基坑安全预警实现方法
•     4.4.1 Revit平台二次开发技术
•     4.4.2 基坑可视化安全预警功能
•   4.5 本章小结
• 第五章 工程应用
•   5.1 工程概况
•     5.1.1 工程水文地质条件
•     5.1.2 围护结构设计
•     5.1.3 基坑监测项目与测点布置
•     5.1.4 基坑施工工况与监测单元划分
•   5.2 模糊评判运算
•     5.2.1 体系建立
•     5.2.2 权重计算
•     5.2.3 隶属度的确定
•     5.2.4 综合运算
•   5.3 基坑安全预警插件应用
•     5.3.1 插件具体应用情况
•     5.3.2 安全预警插件应用评价
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于浩杰

导师: 袁长丰

关键词: 深基坑工程,技术,安全风险预警,可视化,二次开发

来源: 青岛理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,铁路运输,建筑科学与工程

单位: 青岛理工大学

基金: 山东省自然科学基金项目(ZR2017MEE017),山东省重点研发计划(公益类专项)项目(GG201709180024)

分类号: U231.3;TU433

DOI: 10.27263/d.cnki.gqudc.2019.000067

总页数: 88

文件大小: 4322k

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