朱奕蓓 程耀東 朱志峰

(1.蘭州交通大學 甘肅省道路橋梁與地下工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730070； 2.隴南師范高等?？茖W校，甘肅 隴南 742500)

BIM技術在鋼桁架加勁PC連續(xù)箱梁橋中的應用研究

朱奕蓓1程耀東1朱志峰2

(1.蘭州交通大學 甘肅省道路橋梁與地下工程重點實驗室，甘肅 蘭州 730070； 2.隴南師范高等?？茖W校，甘肅 隴南 742500)

簡述了BIM的含義和特點，分析了BIM技術在橋梁工程中的應用優(yōu)勢，利用Autodesk Revit軟件，對橋梁結構進行了三維仿真模擬，并在Navisworks軟件分析平臺下模擬了施工過程，為該類橋梁結構提供三維可視化模型和4D施工過程模擬的新展示理念。

BIM技術，箱形連續(xù)梁橋，可視化，施工過程

0 引言

近幾年建筑工程中熱門技術建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)，它以三維信息模型為基礎，涵蓋了整個建設項目從設計、建設、運營到后期維護的整個生命周期。自2002年以來在建筑行業(yè)取得不錯的成績后，有關部門開始嘗試將它應用到橋梁工程的各個生命周期中。利用BIM技術進行可視化三維仿真建模，精細化施工過程模擬，以便施工人員合理安排施工進度，減少返工，避免大量的資源和材料浪費，從而達到綠色環(huán)保的施工目的[1]。

1 工程實施難點

該主橋結構類型為變截面連續(xù)箱梁直線橋結構，主梁跨越下部河面。施工過程中，一方面要保證下部河面交通順暢，防止施工機具掉落，加強現(xiàn)場的施工安全措施。另一方面，梁體內鋼筋、管道密集，鋼絞線管道與普通鋼筋時常會出現(xiàn)碰撞沖突問題。

利用BIM的事前模擬技術，在工程項目實際開工以前，基于虛擬環(huán)境模擬、分析與檢測施工方案的可行性，發(fā)現(xiàn)問題，調整方案，解決問題，避免施工過程中出現(xiàn)不必要硬碰撞與間歇碰撞，從而獲得一個合理的施工方案。

2 BIM模型的建立

橋梁工程作為一種施工環(huán)境惡劣，結構復雜、施工工序繁多的特殊交通工程，傳統(tǒng)的輔助繪圖工具AutoCAD軟件，僅依靠點、線組成二維平面圖紙，已經很難滿足如今結構形式復雜多變的橋梁工程[2]。利用Autodesk Revit軟件平臺，預先定義控制尺寸和角度參數(shù)，讓它與設計對象相對應，并將其與相關幾何約束相關聯(lián)，將模型的各個零部件設置相對應的材料特性和屬性特征相匹配，通過對參數(shù)的修改，實現(xiàn)對整體模型的自動修改，達到設計信息變更的統(tǒng)一性和有效性。從而完成橋梁的三維建模的工作，將復雜的空間幾何關系直觀展示，使有關人員更加直觀、全面地了解結構的各部分構件特征，有利于各階段工作的順利進行[3]。

依托橋梁結構二維設計圖紙，首先在 Revit平臺下，基于一個可定義的三維空間里，建立幾何尺寸、位置關系、材料屬性參數(shù)標簽(圖1為橋墩的參數(shù)標簽)。分析通過軟件平臺自有的“拉伸”“放樣”“旋轉”“融合”“放樣融合”等功能命令，配合使用“前”“后”“左”“右”四個立面和各立面標高[4]，建立各個構件三維模型，如橋墩(見圖2)、橋臺、主梁、附屬等。再利用預先設置的位置參數(shù)將這些零部件在總項目中組合起來，形成一個整體的三維模型框架，見圖3。將傳統(tǒng)的二維平面展示轉化為全方位的三維實體展示，方便有關人員了解該橋梁工程的造型、空間規(guī)模、結構特征，協(xié)助二維圖紙進行技術交底。

3 施工過程模擬

橋梁施工過程是一個系統(tǒng)工程，施工過程中需要統(tǒng)一考慮設備、人員、物料的管理，施工現(xiàn)場材料的堆放和機械設備的布置，施工過程中交通擁堵下的疏導等問題，在傳統(tǒng)的施工過程中，此類問題只能依賴于理論的施工組織設計和施工方案來解決。而利用BIM的4D(3D模型與時間軸結合)模擬技術[5]，在計算機提供的三維虛擬環(huán)境的基礎上，對施工過程進行可視化、數(shù)字化的模擬與分析，虛擬展示真實的施工場景。在項目建設以前，提前選擇科學的施工組織計劃，動態(tài)模擬各個階段的施工過程，控制整個施工進度[6]。

該項目主要控制梁體施工和鋼桁架設兩個方面。利用Navisworks軟件分析平臺里的Timeliner功能，采用“先梁后桁”的施工方法。利用BIM的事前模擬技術，模擬該施工過程，提前選擇合理的施工方案，避免不必要的施工資源沖突和浪費，減少返工。

3.1 橋墩施工階段模擬

橋墩施工過程模擬順序：基礎施工→綁扎墩身鋼筋→立模板→灌注墩身混凝土→混凝土養(yǎng)護→拆模。

3.2 主梁施工階段模擬

箱梁施工過程模擬須按照相應施工圖的步驟進行，在梁體施工中除0號梁段及邊跨采用支架現(xiàn)澆施工外，其余梁段均采用掛籃懸灌的方法施工。利用BIM技術要對底部托架的搭設、掛籃的移動、各梁段的澆筑、支座的安裝以及穿筋工藝進行模擬等。

1)掛籃拼裝。

在1號塊的基礎上，完成掛籃的拼裝?；贐IM技術的施工過程模擬順序：將前支腿吊放在滑道上并焊接前支腿與前支座橫梁→吊放后支腿及后掛系→安裝菱形架→吊放后上橫梁及前上橫梁→安裝菱形架、平聯(lián)→錨固體系→安裝前后吊帶。圖4為掛籃的施工工藝模擬。

2)懸臂段施工工序模擬。

懸臂段施工必須一次性澆筑完成，在澆筑和掛籃移動階段，保證對稱平衡施工。BIM技術的施工過程模擬順序：掛籃前移就位→安裝底?！惭b底板及腹板鋼筋→安裝側模、頂板及腹板內預留孔道→澆筑混凝土→檢查并清潔預留孔道→混凝土養(yǎng)護→穿鋼絞線→張拉預應力鋼筋→管道壓漿。

3)合龍段施工工序模擬。

當懸臂段及邊跨現(xiàn)澆直線段模擬完成以后，就可進行合龍段的施工過程模擬。合龍過程的模擬順序：邊跨合龍→解除臨時固結支墩→中跨合龍。

3.3 上部鋼桁架施工工序模擬

連續(xù)梁合龍體系的施工過程模擬完成之后，進行上部鋼桁架

搭設過程的模擬：梁上搭設鋼桁支架后安裝鋼桁桿件。其中鋼桁架采用預制吊裝在支架上進行組拼并用螺栓連接。本橋上節(jié)點采用焊接整體節(jié)點，單元板之間的焊縫均在相應的專業(yè)鋼結構工廠施焊完成。圖5為上部鋼桁架搭設工序模擬情況。

4 結語

BIM技術在橋梁建設方面的應用不僅限于三維建模和施工過程模擬方面，它貫穿于整個橋梁建設的生命周期之中，它的優(yōu)勢：

1)橋梁工程結構復雜，構件繁多，以AutoCAD為基礎的平面圖往往無法直觀表達復雜構件、展現(xiàn)結構的所有特性，而三維模型的出現(xiàn)改善了以往通過二維圖紙實現(xiàn)文件交付的主要方式，將抽象的平面圖紙以形象生動的三維表現(xiàn)形式展現(xiàn)在有關人員面前；

2)橋梁結構的設計過程中經常出現(xiàn)設計變更的情況，伴隨設計圖紙的改變，而出現(xiàn)的后續(xù)相關屬性的重復性設置、修改問題時有發(fā)生。利用BIM技術的參數(shù)化設計的特點，只需對相應參數(shù)進行修改，就能夠實現(xiàn)對橋梁整體結構的自動修改；

3)模擬施工過程，提前統(tǒng)籌規(guī)劃，進行施工過程的進度模擬，事前發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問題，事前解決，并選擇最佳的施工方案，避免返工，減少不必要的浪費[7]。

[1] 劉延宏.BIM技術在鐵路橋梁建設中的應用[J].鐵路技術創(chuàng)新,2015(3):106-108.

[2] 鄒 陽.橋梁信息模型(BrIM)在設計與施工階段的實施框架研究[D].重慶：重慶交通大學,2014:2-5.

[3] 劉智敏，王 英，孫 靜，等.BIM技術在橋梁工程設計階段的應用研究[J].北京交通大學學報,2015(6):80-84.

[4] Autodesk Asia Pte Ltd. Autodesk Revit 2013 族達人速成[M].上海:同濟大學出版社,2013:10-18.

[5] 汪 彬.建筑信息模型(BIM)在橋梁工程中的應用[D].南京:東南大學,2015:14-15.

[6] 楊 光,周 魏,沈佳明.BIM技術在金匯港大橋工程中的應用[J].科技,2014(11):106-107.

The application research on BIM technology in steel truss stiffening PC continuous box girder bridge

Zhu Yibei1Cheng Yaodong1Zhu Zhifeng2

(1.GansuRoadandBridgeandUndergroundEngineeringKeyLaboratory,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China; 2.LongnanTeachers’College,Longnan742500,China)

This paper briefly described the definition and characteristics of BIM technology, analyzed the application advantage of BIM technology in bridge construction, using Autodesk Revit software, made 3D analogue simulation to bridge structure, simulated the construction process in Navisworks software, provided 3D visualization model and 4D construction process simulation new exhibition concept for this type of bridge structure.

BIM technology, box continuous girder bridge, visualization, construction process

1009-6825(2017)02-0179-02

2016-11-06

朱奕蓓(1990- )，女，在讀碩士； 程耀東(1963- )，男，教授； 朱志峰(1963- )，男，副教授

U448.213

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