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        淺談BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2018-11-27 09:07:34
        城市道橋與防洪 2018年11期
        關(guān)鍵詞:圖紙橋梁模型

        張 云

        (上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海市 200061)

        0 引言

        BIM理念最先于1975年被提出,先后經(jīng)歷了萌芽階段、產(chǎn)生階段、發(fā)展階段,目前已在美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家得到廣泛的應(yīng)用[1]。當(dāng)今BIM是中國建設(shè)工程領(lǐng)域最熱門的話題之一,住建部印發(fā)的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中多次提及BIM技術(shù),隨著政府推廣力度的加大,BIM技術(shù)正從理論研究逐漸走向工程項(xiàng)目實(shí)踐。然而國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用研究相對(duì)集中于建筑項(xiàng)目[2],例如中國國家會(huì)展中心等建筑項(xiàng)目的BIM應(yīng)用均取得了良好的實(shí)踐效果,而目前BIM技術(shù)在其他基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的研究相對(duì)較少[3],鑒于此,本文通過BIM技術(shù)在淤泥河橋中的應(yīng)用,對(duì)BIM應(yīng)用于橋梁工程進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

        1 工程概況

        西平境內(nèi)河流屬淮河流域的洪、汝水系,流域面積在5 km2以上的河流共69條,其中洪河、柳堰河、淤泥河為縣內(nèi)3條主要河流。為確保西平縣防汛除澇安全,擬整治引洪河、淤泥河、新建人工湖。為滿足道路溝通需要,在淤泥河靠近人工湖處建設(shè)淤泥河橋。淤泥河河口寬約120 m,設(shè)計(jì)河道主槽底寬21 m,設(shè)計(jì)主槽深3.3 m,設(shè)計(jì)河底高程為52.8~52.7 m,平臺(tái)高程為56.0 m,設(shè)計(jì)堤頂高程58.8~58.7 m。考慮到淤泥河河口較寬,主槽僅為河口的1/5左右,若采用跨越能力大、建筑高度大的橋型,一方面將導(dǎo)致橋面與堤頂?shù)母卟钸^大,銜接困難;另一方面縱橫向比例不和諧致景觀性較差。綜合分析之后,設(shè)計(jì)采用了梁體簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)。

        橋梁上部結(jié)構(gòu)板梁均采用標(biāo)準(zhǔn)先張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),為工廠或現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制,吊裝施工后施工鉸縫。簡(jiǎn)支橋梁橋下部結(jié)構(gòu),橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)兼作護(hù)岸。臺(tái)帽高1.269 m,寬0.4 m,背墻厚1.34 m,下設(shè)1.5 m厚承臺(tái),承臺(tái)底標(biāo)高為54.5 m。承臺(tái)下設(shè)雙排φ800 mm@3000 mm的C30鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。橋墩采用樁式橋墩。蓋梁高1.5m,寬1.8 m,蓋梁下設(shè)單排φ1 000 mm@3 000 mm的C30鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。橋梁布置方案見表1。

        表1 空心板橋梁布置方案

        2 模型構(gòu)建及應(yīng)用

        2.1 三維模型構(gòu)建

        三維模型的建立是使BIM技術(shù)與橋梁設(shè)計(jì)有效結(jié)合的前提,由于目前BIM技術(shù)在橋梁工程正向設(shè)計(jì)中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少[4],橋梁三維模型一般先由傳統(tǒng)二維圖紙轉(zhuǎn)換而成(若有上一階段的三維設(shè)計(jì)模型,也可在此基礎(chǔ)上深化),再采用BIM技術(shù)對(duì)模型進(jìn)行檢測(cè)及優(yōu)化,形成最終的三維模型及二維圖紙,模型構(gòu)建及優(yōu)化的流程見圖1。三維模型的構(gòu)建,可直觀展示設(shè)計(jì)意圖,并通過碰撞檢查、施工模擬等功能,及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題,確保圖紙的可實(shí)施性,從而減少后期變更,節(jié)省工程投資。本工程為五跨簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu),采用MicroStation軟件進(jìn)行三維建模,模型成果見圖2。

        圖1 三維模型構(gòu)建及優(yōu)化流程圖

        圖2 淤泥河橋BIM模型

        2.2 圖紙輸出

        橋梁三維模型建立后,即可根據(jù)模型進(jìn)行圖紙輸出。由于目前圖紙交付仍以二維圖紙為主,故可采用MicroStation軟件的切圖工具由三維模型直接剖切得到二維圖紙,在進(jìn)行必要的標(biāo)注與圖紙說明后作為交付成果。有別于傳統(tǒng)二維繪圖,基于BIM模型的二維出圖兼顧了出圖效率及準(zhǔn)確度,能保證圖紙與模型具有一致性,極大程度避免二維手工繪圖發(fā)生的錯(cuò)誤,而且可以減輕由于項(xiàng)目變更引起的圖紙修改工作量。在圖紙表達(dá)上,本文嘗試以局部三維視圖結(jié)合傳統(tǒng)二維圖紙的方式,有助于圖紙接收方對(duì)圖紙內(nèi)容的快速理解。淤泥河橋橋臺(tái)出圖成果見圖3。

        圖3 淤泥河橋橋臺(tái)出圖示例(單位:mm)

        2.3 工程量統(tǒng)計(jì)

        工程量統(tǒng)計(jì)同樣是BIM模型的重要應(yīng)用[5],快速準(zhǔn)確的獲得工程量是采用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一。MicroStation軟件通過family&part的定制,能直接從模型提取工程量,圖4為軟件生成的淤泥河橋橋臺(tái)工程量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),根據(jù)與傳統(tǒng)手工計(jì)算的工程量比較,兩者完全一致。在計(jì)算不規(guī)則形體工程量時(shí),采用BIM模型直接提取工程量的方式可大幅提高設(shè)計(jì)效率。

        圖4 淤泥河橋橋臺(tái)工程量統(tǒng)計(jì)報(bào)表

        2.4 三維配筋

        鋼筋圖的繪制是傳統(tǒng)二維繪圖工作中較為繁瑣的部分,采用BIM技術(shù)可有效減輕此項(xiàng)工作的負(fù)擔(dān),以生動(dòng)形象的三維視角完成橋梁三維配筋,再輔以抽圖工具形成符合交付要求的二維圖紙,可極大地減輕設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)。圖5為采用ReStation對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行配筋后生成的三維配筋體,軟件完成對(duì)三維實(shí)體的配筋后,可自動(dòng)進(jìn)行鋼筋編號(hào)及報(bào)表整理,大幅的提高了設(shè)計(jì)效率。

        圖5 淤泥河橋橋臺(tái)三維配筋體模型

        3 結(jié)語

        隨著工程項(xiàng)目的復(fù)雜程度不斷提升、業(yè)主對(duì)項(xiàng)目要求的不斷提高,CAD制圖已漸漸不能滿足項(xiàng)目不同參與方的需求,BIM技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)正逐漸取代二維制圖。本文以河南省西平縣淤泥河橋?yàn)槔肂entley系列軟件開展了橋梁三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用,從橋梁工程三維建模、二維抽圖、工程量統(tǒng)計(jì)、三維配筋等不同方面進(jìn)行了嘗試,均取得了較好的應(yīng)用成果,為同類項(xiàng)目的應(yīng)用提供了參考。

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