一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法及其系统与流程

本发明属于建筑防撞，特别是涉及一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法及其系统，是一种具有高耗能自动复位功能的预制装配置新型防撞墙，无论从运行安全还是施工质量方面都具有很高的研究和应用价值。

背景技术：

1、防撞墙是明挖隧道中的重要附属设施，其主要的作用是保障行车的安全，防止车辆因各种原因驶离道路，减少道路事故的产生。防撞墙不仅能够吸收车辆碰撞时产生的能量，减少对车辆及人员的伤害，还具有视觉定向的功能，防撞墙外形美观，能够与道路的线形相适应，增加道路的美感。但由于防撞墙仅作为附属设施存在于道路中，其施工的质量在多数情况下易被忽视。目前对于防撞墙的施工建设，多采用现场浇筑的方法，该方法不仅施工周期长，而且施工后混凝土的收缩徐变将严重影响防撞墙的性能，导致开裂等病害。配式防撞墙采用工厂预制生产，能够提高施工质量，缩短施工工期，减少混凝土因收缩徐变对防撞墙性能带来的开裂等病害影响。

2、另外，现浇混凝土防撞墙总体强度和刚度都很大，车辆撞击后，墙体通过自身高强度保全了自己，但对撞击的车辆带来的反作用损伤很大。如何减少相互的冲撞损伤，需要从设计和材料等多个方面综合考虑。

3、如已经授权的专利号cn107247853b的一种用于桥梁动载试验的测点布置方法，通过在有限元平台上建立目标结构的有限元模型；根据有限元模型提取目标模态振型矩阵；去除目标模态振型矩阵中不适合的节点，形成初选自由度；在初选自由度中逐一对任意组合的两节点计算mac矩阵；选出最大非对角元值最小的n组节点；从n组节点中选取最优的两个节点进入量测自由度；逐一从初选自由度剩余节点中选取一节点进入量测自由度；获得计算结果，该计算方式计算较为繁琐，测试效率不高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法及其系统，采用bim平台完成装配式防撞墙的设计，并建立装配式防撞墙工程所需元件的三维模型标准图库，利用实体防撞墙进行抗冲击及自复位性能试验验证，解决了现有的防撞墙以浇形式进行现场施工，施工周期长，质量良莠不齐的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：采用bim平台完成装配置防撞墙的设计，并建立装配式防撞墙工程所需元件的三维模型标准图库；

5、步骤s2：基于dynamo底层技术的防撞墙线路建模；

6、步骤s3：构建防撞墙整体三维模型；

7、步骤s4：采用设计并预制好的元件，以构建的防撞墙整体三维模型来装配实体防撞墙；

8、步骤s5：对装配完成的实体防撞墙进行抗冲击及自复位性能试验验证，并与防撞墙整体三维模型的有限元仿真结果进行比对；

9、步骤s6：找到防撞墙最佳的接头连接刚度和强度。

10、作为一种优选的技术方案，步骤s1中，bim平台完成装配置防撞墙的流程如下：

11、步骤s11：基于防撞墙工程的实测数据，进行多位置、多角度、多方位的方法模拟防撞墙的实际情况；

12、步骤s12：记录防撞墙工程所需的元件，并绘制防撞墙工程的cad二维的实测图纸；

13、步骤s13：将cad二维实测图纸导入到bim平台的三维建模工具，生成bim三维模型，并将生成的防撞墙工程所需元件的三维模型录入标准图库。

14、作为一种优选的技术方案，步骤s2中，防撞墙线路建模流程如下：

15、步骤s21：将防撞墙工程所需的元件的参数编成规定格式导入到dynamo中；

16、步骤s22：通过读取的信息，并利用curbe.planeatparameter重要节点定位元件中心和画出每个断面半径；

17、步骤s23：对每个断面进行径向平面的定义，并通过circle.bycenterpointradius重要节点连线画出元件固定连接；

18、步骤s24：对每个断面各半径进行读取，并通过solid.byloft重要节点创建实体；

19、步骤s25：创建外围混净土，将外围混净土通过solid.difference重要节点进行相切。

20、作为一种优选的技术方案，步骤s3中，构建防撞墙整体三维模型的流程如下：

21、步骤s31：将步骤s1已经设计好的防撞墙工程所需元件的三维模型参数导入到excel表格中；

22、步骤s32：通过dynamo读取excel表格信息，根据防撞墙工程计算出各控制高程的放样点坐标；

23、步骤s33：通过样条曲线nurbscurve.bypoints节点连接放样点得到每个控制高程的弧线；

24、步骤s34：通过solid.loft功能连接每层弧线放样出的凹槽平面；

25、步骤s35：将完成体导入到revit项目中，或者导出为sat二进制文件。

26、作为一种优选的技术方案，步骤s4中，元件的属性包括三维模型的型号、材质、功能参数、外形尺寸、容重、防火等级和颜色。

27、本发明为一种防撞墙抗冲击及自复位分析系统，包括元件库、bim工程软件、revit项目文件和冲击测试模块；

28、元件库，用于存储可供用户设置参数的装配式防撞墙工程所需元件以及元件的三维模型标准图库；

29、bim工程软件用于根据防撞墙工程所需元件的工程参数在bim工程软件中构建防撞墙整体三维模型；

30、冲击测试模块用于对构建的防撞墙整体三维模型进行有限元仿真测试。

31、作为一种优选的技术方案，防撞墙整体三维模型的刚度与承载力由墙板与支撑叠加而成；当防撞墙屈服时，防撞墙支撑发生相对位置，防撞墙处于弹性阶段时，初始刚度为：

32、；

33、；

34、式中，为钢板防撞墙的刚度折减系数，e为防撞墙材料的弹性模量，为墙板厚度，v为钢材泊松比，为第一刚度，a是墙板截面形状的相关系数，l为墙板宽度，h为墙板高度，为防撞墙支撑与梁夹角。

35、作为一种优选的技术方案，防撞墙的极限承载力计算公式为：

36、；

37、式中，为防撞墙极限承载力，为预压力，为摩擦力，为防撞墙支撑与梁夹角，为第二刚度，为防撞墙达到极限承载力时位移，为支撑起滑时位置，为墙板屈服强度，a为墙板变形后形成拉力带与竖向边缘约束构件形成的夹角，当墙板充分发展拉力带时，。

38、本发明具有以下有益效果：

39、（1）本发明采用bim平台完成装配式防撞墙的设计，并形成可推广的标准图库，编制相关专用的bim设计软件，通过参数化形式和平台信息共享模式，完成装配式防撞墙的设计施工一体化建造。

40、（2）本发明通过理论分析和大量试验研究，得到耗能自复位防撞墙的最佳耗能因子和自复位因子计算公式，通过改变耗能元和自复位钢绞线的形式和数量，得到适用于不同设计要求及运营环境下的装配式防撞墙形式。

41、（3）本发明采用有限元模拟计算各种不同接头及装配形式的防撞墙结构变形、应力及抗冲击性能，得出最经济、合理的预制尺寸形式及现场装配工艺，配合bim标准图及装配流程，高效准确地完成现场防撞墙施工，为同类工程提供理论依据和实践参考。

42、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

技术特征：

1.一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1的一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法，其特征在于，步骤s1中，bim平台完成装配置防撞墙的流程如下：

3.根据权利要求1的一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法，其特征在于，步骤s2中，防撞墙线路建模流程如下：

4.根据权利要求1的一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法，其特征在于，步骤s3中，构建防撞墙整体三维模型的流程如下：

5.根据权利要求1的一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法，其特征在于，步骤s4中，元件的属性包括三维模型的型号、材质、功能参数、外形尺寸、容重、防火等级和颜色。

6.一种防撞墙抗冲击及自复位分析系统，包括元件库、bim工程软件、revit项目文件和冲击测试模块，其特征在于：

7.根据权利要求6的一种防撞墙抗冲击及自复位分析系统，其特征在于，防撞墙整体三维模型的刚度与承载力由墙板与支撑叠加而成；当防撞墙屈服时，防撞墙支撑发生相对位置，防撞墙处于弹性阶段时，初始刚度为：

8.根据权利要求6的一种防撞墙抗冲击及自复位分析系统，其特征在于，防撞墙的极限承载力计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种防撞墙抗冲击及自复位分析方法及其系统，涉及建筑防撞技术领域。本发明包括如下步骤：采用BIM平台完成装配置防撞墙的设计，并建立装配式防撞墙工程所需元件的三维模型标准图库；基于Dynamo底层技术的防撞墙线路建模；构建防撞墙整体三维模型；采用设计并预制好的元件，以构建的防撞墙整体三维模型来装配实体防撞墙；对装配完成的实体防撞墙进行抗冲击及自复位性能试验验证，并与防撞墙整体三维模型的有限元仿真结果进行比对；找到防撞墙最佳的接头连接刚度和强度。本发明采用BIM平台完成装配式防撞墙的设计，并形成可推广的标准图库，编制相关专用的BIM设计软件，通过参数化形式和平台信息共享模式，完成装配式防撞墙的设计施工一体化建造。

技术研发人员：孔爱红,吴明明,毛立华,张岗平,顾文超,李泽华,刘家俊,卢心怡,徐启良,薛俊青,鲁祥飞,刘永跃
受保护的技术使用者：浙江华东工程建设管理有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23