李輝

（邯鄲市交通運(yùn)輸局公路勘察設(shè)計(jì)院，河北邯鄲 056001）

0 引言

BIM技術(shù)是一種數(shù)字化、信息化的三維虛擬仿真技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于橋梁施工管理中，能夠可視化呈現(xiàn)三維橋梁施工模型，實(shí)現(xiàn)各參建方在建筑信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享，為協(xié)同管理施工過(guò)程、加快施工進(jìn)度提供有力支撐。

1 工程概況

某橋梁工程為上承式箱形拱橋，全長(zhǎng)124.08m，主跨86m，主拱軸線為懸鏈線，拱軸系數(shù)為1.5。橋面寬度22m，設(shè)計(jì)行車(chē)速度60km/h，使用年限100年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。拱橋主拱圈采用輕型拱架，斷面形式為單箱三室截面；拱上立柱采用兩柱排架式結(jié)構(gòu)，立柱底部設(shè)墊墻；引橋和拱上橋面采用鋼筋混凝土實(shí)心板，板厚40cm；拱頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)26m實(shí)腹段，采用懸臂板，厚為40cm；下部結(jié)構(gòu)為雙柱墩接擴(kuò)大基礎(chǔ)。本工程在施工階段采用BIM技術(shù)輔助開(kāi)展施工管理，取得了良好的管理效益。

2 拱橋施工管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 BIM建模

本工程利用BIM技術(shù)創(chuàng)建三維橋梁施工模型，建模流程為主拱、主梁、橋臺(tái)、橋墩結(jié)構(gòu)建模→鋼拱支架、施工索塔建模→場(chǎng)地建模，本文重點(diǎn)介紹主體結(jié)構(gòu)模型和鋼拱架施工模型的構(gòu)建。

2.1.1 主體結(jié)構(gòu)模型

運(yùn)用Revit軟件中“整體→局部”的定位方式，拼裝方法為零件→構(gòu)件→部件→裝配。在主體結(jié)構(gòu)模型位置控制中，采用定位軸線和標(biāo)高的控制方式，在族樣板功能上建立構(gòu)件組，包括主梁、橋墩、橋臺(tái)、橋面板、樁基礎(chǔ)構(gòu)件，以搭積木拼裝的方式，將各個(gè)構(gòu)件模型添加到整體模型中，再調(diào)整高程、軸線、相對(duì)位置，創(chuàng)建出整體拱橋模型[1]。

2.1.2 鋼拱架施工模型

本工程采用輕型鋼拱架結(jié)構(gòu)，在拱架上對(duì)箱形主拱圈澆筑混凝土。鋼拱架采用懸鏈線，兩拱腳鉸中心的跨徑為82.31m，相應(yīng)矢高15.13m；本工程鋼拱架部位未設(shè)預(yù)拱度，為便于施工，要預(yù)留出布置底模板、調(diào)整拱圈、墊塊所需的凈空，為11.5m；鋼拱架斷面包括基本節(jié)段5道，聯(lián)結(jié)系4組，建立起三維橋梁施工模型[2]。

2.2 施工方案模擬

2.2.1 鋼拱架的施工方案

（1）按照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段制作鋼拱架，主拱圈為多段線，通過(guò)對(duì)橫向墊木的相對(duì)高程優(yōu)化調(diào)整形成鋼拱盔，并將短連桿設(shè)置在多段線折點(diǎn)處，以強(qiáng)化連接[3]。

（2）測(cè)算橫向桁架片數(shù)量，鋼拱架橫向連接采用聯(lián)結(jié)槽鋼和標(biāo)準(zhǔn)套筒螺栓等構(gòu)件；在拱腳處安裝鉸支座，在砂筒上設(shè)施型鋼分配梁支承，降低分配梁拆卸難度。

（3）吊裝作業(yè)前預(yù)拼拱架，檢查加工件的尺寸、折線段轉(zhuǎn)角是否符合設(shè)計(jì)要求、各構(gòu)件是否具備可連接性，在木支架上拼接拱架。根據(jù)拱架分段節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換確定木支架坐標(biāo)，將前后相鄰段的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拼接到每個(gè)分段的前后端，拼接后檢查前后端的連接情況。

2.2.2 鋼拱架施工步驟

（1）利用Revit模擬施工工序，施工0#、7#橋臺(tái)和基礎(chǔ)，1#、6#墩身和基礎(chǔ)，2#、5#橋墩和拱座。

（2）利用Revit模擬索塔施工，拉索對(duì)稱(chēng)吊裝0#、1#、7#、8#階段，形成鋼拱架。

（3）按照順序吊裝鋼拱架的各個(gè)節(jié)段，順序?yàn)?#、3#、5#、6#，之后再吊裝合龍鋼拱架。

（4）澆筑混凝土，按照豎向分環(huán)、縱向分段的方式澆筑拱圈，保證橫向與縱向?qū)ΨQ(chēng)；采用分階段澆筑的方式，澆筑拱腳、墊梁、拱上立柱和實(shí)腹段[4]。

（5）在預(yù)制橋面板吊裝中，對(duì)吊裝每跨最中間的2塊實(shí)體板，采用對(duì)稱(chēng)吊裝方式，再對(duì)前面吊裝的實(shí)體板加載2塊板，完成全橋的對(duì)稱(chēng)吊裝。

（6）拆除鋼拱架上的節(jié)段、纜索和施工索塔，采用對(duì)稱(chēng)拆除的方式。

2.3 碰撞檢查

在施工前，利用BIM技術(shù)檢查主體結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件之間、構(gòu)件與主體之間的碰撞情況。傳統(tǒng)的碰撞檢查需要人工手動(dòng)檢查多張圖紙，很難發(fā)現(xiàn)隱藏的問(wèn)題。而采用Navisworks軟件開(kāi)展碰撞檢查，能夠直觀展示碰撞情況，輸出檢查結(jié)果。在Revit中建立三維信息模型，將三維信息導(dǎo)入Navisworks中，打開(kāi)軟件中的ClashDetective模塊，自定義相關(guān)設(shè)置，自動(dòng)完成碰撞檢測(cè)[5]。

2.3.1 橋梁構(gòu)件結(jié)構(gòu)碰撞檢測(cè)

橋梁結(jié)構(gòu)中的主拱圈設(shè)計(jì)采用懸鏈線，懸鏈線與施工鋼拱支架存在空隙，不允許兩者之間發(fā)生沖突[6]。在施工前要利用ClashDetective模塊檢驗(yàn)兩部分是否發(fā)生碰撞，本工程中兩個(gè)主體的測(cè)試結(jié)果顯示未發(fā)生碰撞，表明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

2.3.2 鋼拱支架碰撞檢測(cè)

鋼拱架施工要采用多個(gè)臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)，在施工中預(yù)留出一定范圍的施工作業(yè)面，滿足施工活動(dòng)需求。在鋼拱架吊裝時(shí)，要用拉索依次吊裝各個(gè)節(jié)段，保證各個(gè)節(jié)段不會(huì)與主體結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞[7]。對(duì)上述內(nèi)容開(kāi)展碰撞檢測(cè)，利用Navisworks軟件選取臨時(shí)搭設(shè)的拉索、索塔、主體結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)對(duì)象，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果顯示，本工程拉索與混凝土2#橋墩存在沖突，沖突部分以高亮顏色直觀展示。檢測(cè)到碰撞信息后，用審閱工具做好該部位批注，上報(bào)到技術(shù)人員進(jìn)行查看并做出調(diào)整。

2.4 施工進(jìn)度管理

在本工程的施工管理中借助BIM技術(shù)開(kāi)展4D進(jìn)度管理，在原本3D施工模擬中引入時(shí)間維度，建立施工信息模型與時(shí)間進(jìn)度之間的關(guān)系，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示拱橋施工隨時(shí)間變化而更新的完工情況，為施工組織安排提供依據(jù)。4D進(jìn)度管理采用Navisworks軟件，該軟件能夠?qū)覴evit、Auto-CAD軟件，獲取工程的幾何數(shù)據(jù)信息。

2.4.1 施工進(jìn)度圖表

在本工程的施工管理中，將Revit中的橋梁結(jié)構(gòu)信息、施工信息導(dǎo)入Navisworks軟件中，打開(kāi)TimeLiner工具，關(guān)聯(lián)施工模型與日期的關(guān)系，制定施工工序、拆除工序，

直接顯示計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間、實(shí)際開(kāi)始時(shí)間、實(shí)際結(jié)束時(shí)間和任務(wù)類(lèi)型，并顯示計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的偏差，生成施工進(jìn)度圖表。

2.4.2 施工進(jìn)度與成本信息

TimeLiner工具根據(jù)橋梁工程實(shí)際情況建立施工進(jìn)度表，同步自定義材料、人工、設(shè)備、分包商費(fèi)用等成本數(shù)據(jù)，由TimeLiner工具自動(dòng)計(jì)算出各個(gè)施工階段的總成本，生成橫道圖，便于項(xiàng)目部提前規(guī)劃施工進(jìn)度，加強(qiáng)成本控制。在各個(gè)施工階段，項(xiàng)目部利用TimeLiner工具可視化展示施工實(shí)時(shí)進(jìn)度，同步顯示對(duì)應(yīng)階段的成本信息數(shù)據(jù)[8]。

2.4.3 動(dòng)畫(huà)展示施工場(chǎng)景

（1）在施工管理中，利用TimeLiner工具中的Scripter模塊激活施工中的動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景，滿足漫游操作需求。Scripter模塊提供熱點(diǎn)、計(jì)時(shí)器、變量、碰撞等觸發(fā)功能，建立起視點(diǎn)與模型的位置關(guān)系，使虛擬人物可以站在任一點(diǎn)位觀察當(dāng)前工程量完工的可視化模型。

（2）在施工管理中，利用TimeLiner工具中的Animator工具，對(duì)拱橋構(gòu)建動(dòng)畫(huà)自定義，將其設(shè)置為場(chǎng)景中的動(dòng)畫(huà)對(duì)象，在時(shí)間軸的不同點(diǎn)建立構(gòu)件的關(guān)鍵幀，用關(guān)鍵幀表示構(gòu)件位置、角度、尺寸等幾何特征信息，以時(shí)間軸為主線生成動(dòng)畫(huà)，展示場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，為調(diào)整施工進(jìn)度提供依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

拱橋工程施工管理要重視新技術(shù)的應(yīng)用，借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工管理模式的創(chuàng)新，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)施工管理方式的弊端。因此在基于BIM技術(shù)的施工管理中，施工方要?jiǎng)?chuàng)建三維拱橋施工模型，運(yùn)用BIM技術(shù)的多種軟件功能進(jìn)行碰撞檢測(cè)和施工進(jìn)度管理，為優(yōu)化調(diào)整施工方案提供信息支持，實(shí)現(xiàn)可視化施工管理。