焦安煒 （中鐵十二局集團(tuán)市政工程有限公司，廣東 廣州 511458）

隨著技術(shù)的不斷擴(kuò)展和革新，新型技術(shù)已經(jīng)融入建設(shè)項(xiàng)目中，這有助于提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保持長(zhǎng)時(shí)間的使用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)出。在橋梁建設(shè)過程中，要注重后期的維護(hù)工作，尤其是有關(guān)加固方面的作業(yè)，應(yīng)當(dāng)引起重視，其對(duì)于橋梁的后續(xù)使用效能起到制約的作用。由此可見，應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，提升作業(yè)的效率。

1 BIM技術(shù)在橋梁維修加固設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可操作空間

1.1 可行性分析

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，想要獲取到有關(guān)橋梁的信息，需要借助AutoCAD軟件繪制圖樣，但此種軟件在使用過程中，只能夠給出二維平面圖，說明內(nèi)容也不能準(zhǔn)確反映出橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作人員結(jié)合二維圖像很難在腦海中建構(gòu)出三維立體效果，因此無法滿足直觀顯示結(jié)構(gòu)基本特征和維修具體部位特點(diǎn)的要求。并且，應(yīng)用AutoCAD軟件繪制二維圖像所需要的工序較為復(fù)雜，要求多個(gè)環(huán)節(jié)和人員共同配合才能真正管控設(shè)計(jì)質(zhì)量，不免會(huì)出現(xiàn)一些不必要的失誤和計(jì)算誤差，降低了作業(yè)的效率和質(zhì)量，這表明利用AutoCAD 軟件完成設(shè)計(jì)工作不符合高效、高質(zhì)量的要求，應(yīng)當(dāng)積極引入三維立體設(shè)計(jì)軟件，準(zhǔn)確表明橋梁結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系和特征[1]。隨著技術(shù)的不斷拓展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到運(yùn)用三維可視化軟件的必要性。目前經(jīng)濟(jì)水平呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，通過自動(dòng)化的技術(shù)才能契合逐漸加重的建設(shè)任務(wù)，橋梁的設(shè)計(jì)不僅要滿足使用上的要求，更要符合美觀等多方面的構(gòu)想，因此，在此種挑戰(zhàn)下，BIM 技術(shù)的引入勢(shì)在必行。運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)完成難度大、規(guī)模大的橋梁維修加固設(shè)計(jì)，對(duì)于控制成本和降低損耗起到毋庸置疑的作用，由此可見，為提升作業(yè)的精度和效率，應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建模型，避免因多次返修而帶來資源浪費(fèi)。

1.2 具體應(yīng)用效果

運(yùn)用BIM技術(shù)完成設(shè)計(jì)工作能夠保證多項(xiàng)作業(yè)的效率和質(zhì)量得以提升，由于在設(shè)計(jì)前期需要制定可研報(bào)告和比選方案，以上兩項(xiàng)作業(yè)中涉及大量信息數(shù)據(jù)，利用建模工具能夠使其參數(shù)化，構(gòu)建出與之對(duì)應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)，真實(shí)反映出橋梁的結(jié)構(gòu)特征，符合直觀性和可視化的要求。經(jīng)過建模的操作后，需要生成三維漫游動(dòng)畫顯示出建設(shè)場(chǎng)景，有助于提升施工的精準(zhǔn)化程度。因此，BIM 技術(shù)在具體橋梁加固維修中的應(yīng)用效果應(yīng)當(dāng)細(xì)化信息的獲取流程，保證能夠?qū)⒎从辰Y(jié)構(gòu)具體特征和效能降低的位置，通過輸入數(shù)據(jù)和具體信息等，將其保存到模型中，能夠起到存儲(chǔ)的作用，便于在檢驗(yàn)階段準(zhǔn)確核對(duì)相應(yīng)操作的科學(xué)程度[2]。

2 BIM技術(shù)在橋梁加固設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

本文以某一高速路段的橋梁為例，分析BIM 技術(shù)在加固維修方面的具體應(yīng)用效果。其中該橋梁在經(jīng)由相關(guān)檢測(cè)部門檢驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)多處結(jié)構(gòu)存在裂縫的問題，主要集中于蓋梁、主梁和橋面上，而部分區(qū)域存在著脫空的情況，因此可以判定該橋梁并不符合養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合橋梁的真實(shí)情況設(shè)定對(duì)應(yīng)的解決方案。在設(shè)定解決方案之前，要確定好其中涉及的相關(guān)參數(shù)和具體尺寸，以便在應(yīng)用BIM技術(shù)完善模型的環(huán)節(jié)更具有現(xiàn)實(shí)意義。此橋梁為滿足加固維修的要求，需要?jiǎng)澐謸隙葯z驗(yàn)系數(shù)的范圍，保證梁體殘余應(yīng)變控制在規(guī)定范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)測(cè)分析結(jié)果可以看出，跨中截面同樣要將應(yīng)變校檢系數(shù)控制在對(duì)應(yīng)的區(qū)間，從而使得主梁抗彎能力得以提升，保證抗彎效應(yīng)的產(chǎn)出，提升整體橋梁的承載能力。

2.1 上部結(jié)構(gòu)加固

利用BIM技術(shù)分析得出，在加固上部結(jié)構(gòu)的環(huán)節(jié)中，需要確定主梁的片數(shù)、梁高和混凝土厚度等，以上因素均可影響橋面的穩(wěn)固程度。因此，要按照對(duì)比分析的方法，確定不同操作對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響效果。首先，拆除主梁結(jié)構(gòu)，利用在橋面上植筋的方式，澆筑一定厚度的混凝土，而此該工程中主梁結(jié)構(gòu)拆除5片，混凝土加寬15mm，在上述操作完畢后，通過測(cè)量得出現(xiàn)有梁高增加了15cm，為保證后續(xù)的穩(wěn)定性能，加裝了10cm 的瀝青。其次，區(qū)別于上述操作，使用加裝主梁的方式，作用于T 梁上，并澆筑15cm厚的混凝土結(jié)構(gòu)，梁高同樣增加了15cm，加裝了10cm的瀝青。結(jié)合原始工況和設(shè)計(jì)后的工況，應(yīng)用三車道同時(shí)運(yùn)行的模式，利用BIM建模，測(cè)定每種操作可達(dá)到的具體效果[3]。通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，整修前的橋梁在其抗彎承載性能不符合設(shè)計(jì)需求，具體表現(xiàn)為邊梁最高可達(dá)到設(shè)計(jì)要求的79%，梁抗彎性能接近于98%，而利用拆除主梁結(jié)構(gòu)的方式所呈現(xiàn)的效果是其裂縫超標(biāo)，抗彎承載性能滿足基本設(shè)計(jì)要求，接近于112%。尤其是在極限狀態(tài)下，裂縫已經(jīng)逼近0.27mm，小于0.3mm。通過運(yùn)用加裝主梁的方式，其邊梁的狀態(tài)不符合承載能力的要求，但中梁抗彎能力已經(jīng)達(dá)到122%的設(shè)計(jì)值，并且在極限狀態(tài)下，裂縫不能滿足標(biāo)準(zhǔn)需求。表1將給出邊梁在不同設(shè)計(jì)方案下的具體抗彎承載能力。

表1 邊梁抗變承載能力比較

通過表1 給出的結(jié)果來看，在原有橋梁上以不改變梁距的方式加固相應(yīng)的結(jié)構(gòu)無法起到提升穩(wěn)定性的效果，而在實(shí)際操作環(huán)節(jié)采用將梁距加寬至6片時(shí)，仍未提升抗彎承載能力，因此說明不應(yīng)當(dāng)繼續(xù)使用原有主梁結(jié)構(gòu)。由于借助理論分析，通過增加底面鋼筋的方式能夠提升承載能力，但結(jié)果顯示裂縫超過既定要求，在以上內(nèi)容的支撐下，應(yīng)當(dāng)拆除原有橋梁的上部鋼筋T梁結(jié)構(gòu)，使用新梁[4]。

2.2 下部結(jié)構(gòu)加固

2.2.1 蓋梁加固

使用普通鋼混T 型墩柱作為橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要對(duì)其下部結(jié)構(gòu)施用BIM技術(shù)模擬，經(jīng)過精密計(jì)算能夠得出，在原有蓋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，配合運(yùn)用其他外加措施并不能達(dá)到相應(yīng)的承力標(biāo)準(zhǔn)，其在極限狀態(tài)下仍舊不能符合彎矩和剪力設(shè)計(jì)的基本要求，即便是提級(jí)后能符合抗彎能力的需求，但其裂縫難以管控。因此，可采取加寬蓋梁橫截面積的方式達(dá)到加固的效果，通過對(duì)應(yīng)的計(jì)算，得出表2的內(nèi)容。

表2 抗剪承載能力比較

2.2.2 設(shè)計(jì)加固墩柱

基于現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容，橋梁應(yīng)當(dāng)保證其抗震設(shè)防類別為B級(jí)，通過E1和E2的雙重作用，完成抗震設(shè)計(jì)工作，因此要想評(píng)定橋梁的穩(wěn)定性，其抗震性能是其中重要的因素。利用各構(gòu)件與需求比評(píng)估其具體性能，其中比值≥1，說明其性能能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)；若＜1，說明無法滿足抗震要求，需要予以整修[5]。結(jié)合本文所給的具體橋梁結(jié)構(gòu)可以得出表3 所示的抗震性能，其中墩柱的抗震性能已經(jīng)基本達(dá)到有關(guān)要求，滿足設(shè)計(jì)的需求。

表3 樁基與墩柱比較

圖1 墩柱加固的設(shè)計(jì)圖

結(jié)合上表3給出的具體結(jié)果，設(shè)計(jì)如圖1所示的橋梁墩柱加固圖。除了下圖所示的維護(hù)方式外，還可通過灌漿法和表面法的形式完成修補(bǔ)裂縫的作業(yè)。其中應(yīng)用表面法處理的裂縫需要將其寬度控制在≤0.15mm的范圍內(nèi)，若其裂縫的數(shù)量較多，并且寬度能夠控制在0.1mm～0.15mm的區(qū)間內(nèi)，可以應(yīng)用自動(dòng)低壓滲注的方式，從而達(dá)到處理效果。而對(duì)于裂縫數(shù)量多、且寬度超過0.15mm限定值的結(jié)構(gòu)，一般采用壓力灌注的方式。在處理裂縫的環(huán)節(jié)中，需要考量其中是否存在環(huán)向裂縫，若存在，運(yùn)用外包鋼或者灌注環(huán)氧樹脂的方式起到加固的效果。

2.2.3 加固樁基

就分析數(shù)據(jù)結(jié)果來看，無須另行設(shè)計(jì)加固方案，但為達(dá)到提升加固性能的效果，應(yīng)當(dāng)采取拆除橋梁的辦法，更換上部的T梁結(jié)構(gòu)，使用簡(jiǎn)支T 梁，加固下部橋梁結(jié)構(gòu)，并適當(dāng)拓寬上下部的橫截面積，應(yīng)用濕接縫的技術(shù)，起到連接新舊結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，在施工過程中采用整體鋪裝的方式，完成對(duì)應(yīng)的建設(shè)任務(wù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過利用BIM技術(shù)能夠推進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)工作，完善有關(guān)可視化圖樣設(shè)定方面的內(nèi)容。由于此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)際施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由此表明其在橋梁設(shè)計(jì)階段起到了一定的積極作用，相關(guān)人員要深度研究此項(xiàng)技術(shù)可作用的空間，并給出具體的優(yōu)化意見。