董浩 譚宏宇

摘? ? 要：現(xiàn)澆梁支架作為橋梁工程建設(shè)中的關(guān)鍵要點，其在方案設(shè)計階段時的支架布置及施工過程中的條件限制往往需要考慮各方面影響。使用BIM技術(shù)對現(xiàn)澆梁支架設(shè)計及施工進行全過程模擬，運用其可視化特點，解決施工區(qū)域集中時交叉施工的問題，應用三維技術(shù)交底、工程材料數(shù)量提取、虛擬仿真模型搭建、施工進度模擬、材料周轉(zhuǎn)優(yōu)化設(shè)計等虛擬仿真實驗，為現(xiàn)場施工提供完善的方案可行性分析，達到優(yōu)化方案支架體系的目的，確保在各階段未充分考慮到的各項問題提前分析解決，減少不必要的返工。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆梁支架;BIM技術(shù);模擬;可視化;可行性分析

1? 引言

現(xiàn)澆梁支架設(shè)計通常采用CAD繪制，文字方案進行說明，作為平面結(jié)構(gòu)其缺乏一定的信息傳遞性以及人與建筑之間的互動性，在整體設(shè)計施工階段會產(chǎn)生信息失真。而采用BIM技術(shù)對現(xiàn)澆梁支架方案進行仿真模擬，可以起到良好的預判和指導作用，通過BIM技術(shù)可視化的呈現(xiàn)，打破局限性的2D平面視圖，方便了團隊成員共同審閱模型并進行協(xié)同討論，減少各方溝通之間存在的想象落差，提高了工程效率，簡化了溝通難點，達到工程團隊的共識。

2? 工程概況

某新建渦輪互通立交項目現(xiàn)澆梁共計133孔，現(xiàn)場施工組織按照南北方向?qū)ネ▍^(qū)現(xiàn)澆梁進行劃分，北側(cè)采用盤扣式滿堂支架，南側(cè)采用鋼管柱支架?；ネ⒔皇┕^(qū)域狹小，呈4層空間分布，交叉施工影響大，施工組織難度高。

3? 方案設(shè)計及模型搭建

3.1? 盤扣式滿堂支架設(shè)計

3.1.1? 設(shè)計參數(shù)

布置間距：橫橋向立桿間距為0.9m、1.2m，其中腹板處加密;縱橋向在端橫梁和中橫梁處間距為0.9m，跨中位置立桿間距采用1.2m，根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)節(jié)，立桿步距為1.5m，斜撐每間隔一步設(shè)置一道至頂部。

橫橋向：采用單根150H型鋼主龍骨，放置于盤扣頂托上，跨度根據(jù)支架布設(shè)安裝。次龍骨采用100×100mm方木，中心間距20cm，跨度為1.2m，橫梁處為0.9m，底模采用δ=15mm的竹膠板。

翼緣處：采用單根150H型鋼主龍骨，放置于盤扣頂托上，次龍骨采用[Φ]48[×]3.5mm鋼管背肋和5cm[×]7cm方木，鋼管背肋間距60cm一道，縱向方木背肋中心間距20cm，側(cè)模采用δ=6mm的竹膠板，并增加斜撐鋼管進行側(cè)模體系加固。

3.1.2? 盤扣式支架構(gòu)建族創(chuàng)建

根據(jù)方案設(shè)計確定的材料及布置間距參數(shù)在REVIT中進行模型搭建，建立盤扣各組件模型及其余材料的參數(shù)化模型，使族能夠適應箱梁變化而進行尺寸參數(shù)調(diào)整。

3.1.3? 模型搭建

組合各構(gòu)件族，調(diào)整尺寸參數(shù)進行支架定位及模型搭建，確保符合方案設(shè)計要求，通過REVIT項目樣板生成三維支架模型，同時可以導出各立面視圖，提供模型數(shù)據(jù)支撐。

3.1.4? ?側(cè)模支撐體系優(yōu)化設(shè)計

側(cè)模體系中構(gòu)建繁多，包括立桿、橫桿、斜桿、頂?shù)淄小型鋼，方木，扣件等。通過BIM模型可視化特點進行三維漫游，可以對支撐體系進行檢查定位，優(yōu)化布置間距及桿件間的連接方式，消除桿件之間的碰撞，優(yōu)化支撐布設(shè)，確定后場鋼管加工下料長度以及彎管弧度，保證了現(xiàn)場實際施工過程中桿件連接安全可靠。

3.1.5? 墩柱侵占支架空間

渦輪互通區(qū)匝道橋上下交錯，其中DU04聯(lián)現(xiàn)澆梁下部支架受到CP15墩柱侵占影響，該部位支架整體需進行重新調(diào)整確保支架整體穩(wěn)定性。

通過BIM技術(shù)進行1：1模擬現(xiàn)場盤扣滿堂支架搭設(shè)情況，發(fā)現(xiàn)主要問題為：①盤扣立桿、橫桿、斜桿侵入墩柱內(nèi)部需要進行移除;②底托需重新布置于墩柱頂部。③因支撐桿件減少（120cm橫桿52根、90cm橫桿16根，斜桿35根），此處為受力薄弱點，需進行穩(wěn)固措施，保證支架體系結(jié)構(gòu)安全性。

針對上述問題整理，對基礎(chǔ)模型進行設(shè)計改進，解決方案包括：①青色：調(diào)整底托至墩頂，形成底部支撐。②紅色：雙拼焊接150H型鋼作為底托底部支撐，減少底托絲扣外露長度。③黃色、綠色：立桿底部50cm滿布橫桿，加強此處于周圍立桿的橫向連接，優(yōu)化支架整體穩(wěn)定性。④淺紅色：底部橫桿由于墩柱侵入無法布置，通過外加鋼管進行扣件連接，加強縱向立桿整體連接強度，確保支架受力均勻。

3.2? 鋼管柱支架設(shè)計

3.2.1? 設(shè)計參數(shù)

底部支撐體系：條形基礎(chǔ)采用C30混凝土，尺寸為1150cm[×]50cm[×]80cm;底座頂面預埋50cm[×]50cm鋼板與鋼管柱焊接;采用[Φ]426[×]8mm鋼管柱+砂箱作為豎向支撐，橫向間距2.5m，縱向間距根據(jù)現(xiàn)澆梁長度進行調(diào)整，最大不超過5.3m;斜撐采用5cm[×]8cm方鋼與抱箍通過螺栓連接。

上部支撐體系：底模為15mm竹膠板，下部采用10cm[×]10cm方木，中心間距20cm布置，方木下為I32b工字鋼縱向分配梁間距80cm。分配梁下放置I40b工字鋼橫向承重梁。

側(cè)向支撐體系：側(cè)模采用δ=6mm的竹膠板，次龍骨采用[Φ]48[×]3.5mm鋼管背肋和5cm[×]7cm方木，鋼管背肋間距60cm一道，縱向方木背肋中心間距20cm。

3.2.2? 模型搭建

根據(jù)方案要求組合模型，生成橫縱截面圖及三維視圖進行方案可行性論證。

3.2.3? 細部節(jié)點交底

鋼管柱支架安全把控要點多，通過三維模型設(shè)計交底，可將二維視圖中未考慮全面的內(nèi)容進行詳細說明，使施工人員能夠清晰的理解細部構(gòu)造，從而提高施工精度，減少返工現(xiàn)象，保證了施工質(zhì)量。

3.2.3.1? 工字鋼穩(wěn)定性要點

I40b工字鋼通過兩道騎馬筋與底部砂箱鋼板進行穿孔連接;I32b工字鋼通過兩側(cè)肋板處焊接[Φ]16鋼筋做斜向支撐穩(wěn)固。

3.2.3.2? 墩柱處支撐體系

墩柱頂部由于墊石、支座和抗震擋塊的影響，原支撐體系中32b縱向工字鋼需加大間距。通過三維漫游發(fā)現(xiàn)不足之處后進行設(shè)計優(yōu)化，采取底部增加方木進行支墊，上部放置10#工字鋼進行橫向支撐，增加支架穩(wěn)定性。

3.2.3.3? 端頭處模板體系

端頭處模板體系是現(xiàn)澆梁安全及質(zhì)量控制的關(guān)鍵要點之一，通過模擬采用15mm厚整體木模板封堵，橫向背肋采用10mm[×]10cm方木，中心間距30cm/道，縱向背肋采用雙拼鋼管，間距80cm/道，蝴蝶卡+對拉螺桿固定，鋼管伸出現(xiàn)澆梁頂板150cm，采用裝配式圍擋固定至鋼管上?，F(xiàn)場施工過程中端頭處安全防護有效，結(jié)構(gòu)線型平順，且無漏漿現(xiàn)象發(fā)生，整體安全、質(zhì)量控制可靠。

3.2.3.4? 箱室內(nèi)部支撐

現(xiàn)澆梁砼澆筑過程中經(jīng)常會出現(xiàn)內(nèi)模漲模及爆?，F(xiàn)象導致砼超方，主要原因是箱室內(nèi)部支撐穩(wěn)定性差，布置形式不規(guī)范。通過BIM技術(shù)優(yōu)化箱室內(nèi)部支撐體系，形成三維模型，根據(jù)箱室內(nèi)部構(gòu)造合理采用鋼管+方木支撐體系進行扣件式連接，統(tǒng)一現(xiàn)場內(nèi)模支撐結(jié)構(gòu)形式，采用三維模型展示將方案交底至各隊伍負責人，在后續(xù)施工過程中內(nèi)模整體穩(wěn)定性極高。

3.2.3.5? 側(cè)模支撐體系優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)預彎弧形鋼管尺寸進行側(cè)模體系整體設(shè)計，順橋向布置間距為60cm。設(shè)計4道豎向鋼管作為受力支撐及裝配式圍擋固定桿;通長鋼管9道作為支撐體系整體穩(wěn)定性連接，斜撐2道交叉連接作為側(cè)壓力支撐。底部橫截面間距1.8m設(shè)置通長鋼管連接左右兩邊的側(cè)模體系。經(jīng)過BIM三維設(shè)計及現(xiàn)場施工驗證。側(cè)模支撐體系穩(wěn)定性強，裝拆方便，尺寸設(shè)計合理，極大的提高了現(xiàn)場施工進度。

3.2.4? 安全結(jié)構(gòu)設(shè)計

穿行效率高為鋼管柱支架的特點，根據(jù)現(xiàn)場便道規(guī)劃以及通行要求，提前進行門洞防護設(shè)計，通過三維模型進行門洞結(jié)構(gòu)布置，兩側(cè)通過防護棚作為通道，連接處上部放置15mm竹膠板防落物。同時可以對爬梯的布置規(guī)劃和安全標志標牌，安全警示橫幅進行設(shè)計，利用BIM技術(shù)可視化特點，確?，F(xiàn)澆梁施工過程中安全的前瞻性及可靠性。

3.3? 三維技術(shù)交底

通過精細化BIM建模，可使用投影設(shè)備及VR技術(shù)向施工人員展示虛擬施工場景，對實施方案的細節(jié)、難點、關(guān)鍵技術(shù)要點進行說明，通過實時操作對模型細部結(jié)構(gòu)的動態(tài)觀察可以多視角進行方案可行性判定，輔助進行方案設(shè)計優(yōu)化，建立全新的交互模式，避免現(xiàn)場施工出現(xiàn)返工現(xiàn)象。

3.4? 精細材料用量

通過建立精細三維模型，使用Revit明細表提取模型材料用量，形成支架工程量清單，可以精確到單個螺絲的數(shù)量。采用BIM技術(shù)進行材料用量統(tǒng)計，減少了手算的失誤和繁瑣過程，并且還可以進行分孔、分聯(lián)單獨統(tǒng)計，實現(xiàn)快速計算匯總，使項目部向零庫存材料管理目標進靠近。

在進行材料周轉(zhuǎn)使用時，使用Fuzor 4D管理平臺進行項目施工進度信息化動態(tài)模擬，可以結(jié)合現(xiàn)場實際施工進度以及后續(xù)施工進度計劃進行材料周轉(zhuǎn)模擬，列出材料由第幾聯(lián)現(xiàn)澆梁向第幾聯(lián)進行周轉(zhuǎn)的詳細方案，通過對比相鄰兩孔現(xiàn)澆梁的工程量差值，計算出材料清單的差值并進行材料補充或材料富余量清單，既確保周轉(zhuǎn)方案可行，亦可提高每一套支架及模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，實現(xiàn)材料周轉(zhuǎn)的合理性，達到成本合理控制的目標。

4? 結(jié)論

基于BIM技術(shù)現(xiàn)澆梁支架設(shè)計及施工虛擬仿真實驗，以實際尺寸控制支架的布設(shè)，進行三維審查細化支架布置方案?？紤]各區(qū)域施工計劃存在的交叉施工問題，通過三維技術(shù)交底、工程材料數(shù)量提取、虛擬仿真模型搭建、施工進度模擬、材料周轉(zhuǎn)優(yōu)化設(shè)計等虛擬仿真實驗?？蓪IM模型作為方案信息庫，明確方案內(nèi)容，延伸更多的視覺分析與討論，為橋梁支架搭設(shè)過程中的安全控制、質(zhì)量控制、進度控制、成本控制提供一種全新的BIM解決方案。

參考文獻：

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