陳軼倫，劉江偉，李 偉，賓 云

(成都建工路橋建設(shè)有限公司，四川成都 610000)

1 工程概況

五岔子大橋是位于成都市武侯區(qū)城南新區(qū)，跨越府河連接世紀(jì)城新會展中心與中和鎮(zhèn)片區(qū)。該橋造型優(yōu)美成無窮大符號，為空間曲面異形鋼箱梁結(jié)構(gòu)。橋梁分兩幅橋進(jìn)行設(shè)計，上游橋為主橋，下游橋為副橋，主、副橋間通過連接通道相接。主、副橋采用了連續(xù)鋼箱梁橋和斜腿鋼構(gòu)橋進(jìn)行組合。

該橋梁上部鋼橋體系平豎曲線設(shè)計極為復(fù)雜，鋼橋面弧度較大構(gòu)造復(fù)雜。其構(gòu)件因為自重和體積，在拼接安裝階段對施工而言有一定挑戰(zhàn)。為提高復(fù)雜空間曲面橋梁的安裝精度，嘗試在本工程中采用BIM技術(shù)以協(xié)助施工(圖1)。

圖1 五岔子大橋竣工效果

2 施工難點分析

因為橋梁設(shè)計造型上平豎曲線較復(fù)雜，各鋼箱梁段的定位和安裝極大地影響到橋梁整體整體線型進(jìn)而影響整體造型；部分重要受力節(jié)點位置空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在定位安裝過程中需要對鋼箱梁的指向角度及相對位置進(jìn)行精準(zhǔn)控制；施工地段受河流汛期和橫向風(fēng)影響較大，在施工組織管理上需依靠模型不斷修正優(yōu)化施工方案。

3 工程BIM應(yīng)用點

(1)采用BIM技術(shù)建立空間曲面異型連續(xù)鋼箱梁模型，合理劃分拼裝節(jié)段，進(jìn)行虛擬預(yù)拼裝，提高了拼裝效率，安裝精度，保證了橋梁空間曲面線性(圖2)。

(2)通過BIM技術(shù)在施工中運(yùn)用，便于作業(yè)人員形成空間思維能力，提高了協(xié)同作業(yè)效率，實現(xiàn)了精心化管理的目標(biāo)，實現(xiàn)了高效、協(xié)同、節(jié)約的進(jìn)行施工。

圖2 五岔子大橋模型整體外觀

4 BIM應(yīng)用實施

4.1 整體思路

根據(jù)現(xiàn)狀和地形，采用BIM技術(shù)建立空間曲面異形連續(xù)鋼箱梁橋模型，根據(jù)施工條件和結(jié)構(gòu)分析，依據(jù)設(shè)計要求對鋼箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)段劃分并制定施工方案。運(yùn)用BIM技術(shù)根據(jù)證施工方案進(jìn)行虛擬預(yù)拼裝，并對原有方案進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，制定最終方案。根據(jù)方案制定吊裝順序，布局支架位置，利用GPS、激光定位儀等設(shè)備不間斷監(jiān)測，通過對比模型數(shù)據(jù)不斷校正鋼箱梁位置，進(jìn)行空間曲面異形鋼箱梁安裝。

4.2 BIM輔助制定實施方案

根據(jù)設(shè)計圖以及現(xiàn)場施工條件，采用搭設(shè)臨時支撐架分段安裝，整體成型的施工方案。構(gòu)件的分段由現(xiàn)場情況及運(yùn)輸限制條件，根據(jù)設(shè)計分段位置、吊裝施工工藝、橋梁支點位置，在符合結(jié)構(gòu)受力，規(guī)范要求前提下綜合考慮，并采用Ansys根據(jù)分段情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗算。

4.3 參數(shù)化建模和4D方案預(yù)演

根據(jù)設(shè)計圖紙，參照已編制的施工方案，采用由整體到局部的定位方法進(jìn)行模型建立。采用Infraworks建立施工周邊環(huán)境及場地布置,運(yùn)用Rivet2016建立橋梁模型，用Navisworks2016進(jìn)行施工模擬，根據(jù)施工模擬改進(jìn)施工工序，完善施工方案。

其中在吊裝方案預(yù)演時，因吊裝作業(yè)作為空間曲面異形鋼箱梁施工的關(guān)鍵工序，場地布置、箱梁運(yùn)輸、吊裝機(jī)具選用、吊裝順序、支架設(shè)置等都是吊裝方案預(yù)演須展示的內(nèi)容，通過吊裝元素的參數(shù)化設(shè)置，植入系統(tǒng)達(dá)到現(xiàn)場逼真呈現(xiàn)的效果。整體方案包括過程靜態(tài)模擬、過程動態(tài)模擬，通過實際現(xiàn)場情況和實施進(jìn)度實現(xiàn)BIM 4D功能，給現(xiàn)場管理人員提供可視化方案進(jìn)行參考。

4.4 BIM輔助臨時支架安裝

臨時支架根據(jù)分段位置進(jìn)行設(shè)置，并采用Ansys進(jìn)行受力驗算，鋼箱梁吊裝前，支架安裝根據(jù)BIM優(yōu)化方案，在模型中提取臨時支架的3D信息，根據(jù)支撐幾何結(jié)構(gòu)形式，采用全站儀精確放樣(圖3)。

圖3 臨時支架結(jié)構(gòu)形式

4.5 BIM輔助現(xiàn)場吊裝、焊接

由于鋼箱梁為空間曲面異形結(jié)構(gòu)，鋼箱梁加工時每個節(jié)段上應(yīng)做好測量控制標(biāo)記，將參數(shù)錄入BIM模型，提取每個測量控制點的X，Y，Z的坐標(biāo)值，鋼箱梁吊裝時，采用測量設(shè)備以橋梁中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行鋼箱梁的粗定位。

鋼箱梁粗定位后，根據(jù)BIM模型數(shù)據(jù)，運(yùn)用全站儀測控，利用已安置千斤頂及雙向滑塊，使用手拉葫蘆進(jìn)行位置調(diào)整，實現(xiàn)精確定位直到達(dá)到安裝精度要求。

同時考慮鋼箱梁受外界自然條件，以及焊接過程中各種不可控因素影響，在進(jìn)行下一節(jié)段鋼箱梁焊接連接前，對已安裝鋼箱梁和BIM模型進(jìn)行交叉對比，對安裝偏差及時處理，使安裝精度符合要求。

根據(jù)BIM演示結(jié)果優(yōu)化完善的節(jié)段吊裝順序，按上述工藝循環(huán)操作，直至橋梁吊裝合攏。

5 結(jié)束語

通過BIM技術(shù)輔助空間曲面異形連續(xù)鋼箱施工，利用可視化三維模擬改變了以往傳統(tǒng)施工組織設(shè)計現(xiàn)場綜合因素考慮少、優(yōu)化深度不夠等問題，提高了現(xiàn)場各專業(yè)協(xié)同配合程度，提高了工程管理能力，使技術(shù)管理方便，易行，提高了相關(guān)人員對工程施工的理解水平，達(dá)到和諧施工的目的。也從另一方面驗證了BIM技術(shù)在“重、大、?！惫こ讨械膽?yīng)用價值。