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BIM技术案例分享:广西百靖高速公路巴更大桥工程BIM技术应用

更新时间:2021-01-22 14:34:11 来源:网络 浏览32收藏6

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摘要 近年来,BIM技术备受大众青睐,运用BIM技术可以支援并改善许多建筑设计和施工过程业务实务流程,解决施工过程中更高复杂度的问题,对业主、设计单位、施工方都有不可替代的好处。环球网校为大家带来“BIM技术案例分享:广西百靖高速公路巴更大桥工程BIM技术应用”。

1 工程概况

1.1广西百靖高速公路的修建响应了国家西部大开发战略,大力发展西南纵深山区基础设施建设,是广西地区“四纵六横三支线”高速公路网的重要组成部分,对改善革命老区交通条件,增进区域经济合作往来具有重要战略意义。

1.2巴更大桥是百靖高速公路全线唯一一座跨越既有铁路线的桥梁,桥址处属碎屑岩区,沿线多维峰丛洼地,地质条件复杂,综合施工难度极大。桥梁主跨跨越德田铁路线,铁路通行对悬浇段施工造成干扰。施工场地狭窄,桥梁预制场地布置困难呢,T梁预制及架设施工无法依常规方法实施。

1.3大桥主要技术标准如下:

(1) 计算行车速度:100Km/h。

(2) 荷载:公路Ⅰ级。

(3) 桥宽:整体式 12.75m。

整体式 0.5m(护栏)+11.75m(净桥面)+0.5m(护栏) = 12.75m。

桥孔布置为:6×30+5×30+5×30+(35+60+35)+ 30m,全桥共分5联,跨铁路段采用(35+60+35)m单箱单室截面预应力混凝土连续箱梁钢构体系,挂篮悬臂浇筑施工;其余采用30m装配式预应力混凝土连续T梁,先简支后结构连续体系。

巴更大桥全桥混凝土总圬工约2.2万方;钢筋约为3500吨,土石方开挖约6200方。桥梁施工过程结构体系转换多、桥梁施工步骤多、质量控制因素多、控制难度大。

2 BIM技术引进及软件配置

2.1在巴更大桥建设施工管理过程中引进BIM技术,并推行以BIM技术为核心的综合项目管理方法,依托ProjectWise协同管理平台,系统管理员根据各专业分工建立库文件,项目BIM人员在施工前完成巴更大桥信息模型的搭建,并且在施工过程中不断录入施工过程追溯性信息。业主、监理、设计院、施工单位可在PW平台随时查看、处理权限内允许查看的项目进度、施工情况、信息反馈等内容,

2.2公司采用Bentley公司BIM解决方案,以MicroStation作为基础设计平台,应用AECOsim Building Designer、BridgeMaster、GEOPAK等专业模块建立三维模型,采用ProjectWise作为数据管理平台,托管项目工作环境并实现数据协同共享;采用Navigator软件进行模型发布及碰撞校验,对大型项目模型轻量化处理。通过各软件的功能实现本工程的BIM建模、工程应用等工作。

2.3建模前期统一建模标准,建立项目级workspace,利用AECOsim Building Designer的Family+DataGroup数据结构定义桥梁构件对象,并为模型定制符合施工需要的必要属性信息。

2.4利用AECOsim Building Designer工具集中建筑系列工具Parametric Cell Studio(PCS)工具建立参数化桥梁构件,实现桥梁下部结构参数化建模。

2.5利用ProjectWise协同平台(PW平台)固化统一建模标准,并做为协同平台整合发布数据信息。在PW平台中建立项目管理信息数据库,随施工过程推进建立施工过程管理档案,实现施工过程动态管理。

3 BIM团队建设

巴更大桥建设过程中,对传统项目部人员组织架构形式及工作流程进行了较大程度的变革,除设置工程管理项目经理负责对工程施工管理实施之外另设置BIM技术应用经理一名,负责BIM技术在本项目施工管理过程中的开展及应用,并增设BIM小组作为“四部一室”的连接纽带。传统“四部一室”为执行层,提出施工管理及BIM技术应用需求,BIM小组为“四部一室”进行施工管理提供必要数据信息支持。

4 BIM技术应用

4.1建立三维地面模型及施工场地布置

施工现场采用GPS测量施工线路的地形坐标信息,根据现场勘测结果,利用GEOPAK软件提取测绘数据信息,如DWG、DGN格式的高程、等高线、坐标等数据。模型涵盖了坐标、高程、洼地、地面起伏等施工难以控制的地理特征。GEOPAK提供了方便的数据读取功能,通过生成的数字地面模型(DTM)可以进行土方开挖的设计、算量等。本工程地处峰丛洼地,高边坡开挖、高填方施工段比较多,在GEOPAK软件的中,通过开挖前后的测量数据生成地模,通过地模相对地模的方法能精确地计算出土方开挖量、回填量、平衡量。极大的方便了施工规划及路基开挖、回填施工算量。

由于巴更大桥所处的地理特征原因,施工现场各类设施布置十分困难,本项目利用三维数字地面模型进行施工总平面布置,设计多套布置方案,根据现场地形情况及方案比选结果确定在桥梁1#墩~7#墩左侧设置预制梁场,在桥梁10#~14#墩右侧设置项目部办公大临区、钢筋加工场及木工棚,此种布置方案最为方便经济,并且可以减少耕地占用面积。

4.2深化设计

4.2.1 T梁模板设计

本工程主桥采用预应力钢筋混凝土T型梁,由于制作要求精度高,且横截面形式多变,综合多方面考虑,T梁制作采用定型钢模版,钢模板的拼接采用多段式,为了便于横坡调整,采用可调整的支撑螺杆来实现翼缘板的坡度。本工程考虑到T梁制作工艺的关键性,为保证施工质量,采用Bentley公司的MicroStation软件对T梁定型钢模板进行深化设计,模板构件采用定型化,对面板、背筋槽钢、模板支架、横坡调整支撑螺杆、横隔板等建立构建模型,模型精准,且结构合理。模板制作加工准确,且符合规范要求模板平整度,减少制作误差。

4.2.2 T梁提升站结构设计

山岭地区的T梁运输是本工程的施工难点之一,由于地形复杂常规运输车辆无法运梁,故本工程采用AECOsim Building Designer软件进行方案设计,在梁场与桥梁墩柱之间采用一种垂直运梁的提升站方式进行施工。成功解决了预制梁场场地狭小、周边地形情况复杂情况下的T梁运输问题。提升站的架体采用钢结构拼装而成,通过AECOsim软件的结构设计模块,可以方便快捷的调取钢结构材料构件,如工字钢、槽钢、角钢等型材,另外可以自定义添加特殊的节点构件。

根据现场实际情况,通过BIM方案模拟,在方案设计阶段发现提升架的宽度宽于梁板吊装孔的宽度,为解决此施工问题,BIM人员利用AECOsim软件设计添加在T梁两端用于垂直起吊的提梁扁担。通过精细化建模,并动画模拟钢丝绳穿过吊装孔、牢牢套住T梁的两端并将钢丝绳两端与钢扁担连接、插销子固定的施工过程,确保T梁平稳提升,解决了提升站提升架梁的技术难题。

4.2.3 安全防护设计

本工程跨铁路线施工段采用悬浇施工法,悬浇段0#块施工时,由于施工高度距离地面30多米,安全施工是确保工程顺利进行的前提条件,本项目利用BIM技术对0#块采用三维建模手段,合理设计了施工平台及防护栏杆、临时施工楼梯的空间布置,并验算符合安全要求。 跨越铁路线桥梁施工段为避免对列车行驶造成干扰,同时避免铁路接触网高压电压(2.75万伏)对挂篮施工的影响,确保通车及施工安全。本项目通过BIM技术设计在跨线区域设置沿铁路线的安全防护棚,对铁路线路实现封闭式防护。防护棚采用混凝土基础、钢管支撑柱,顶棚设置绝缘材料,充分保障了施工及通行安全。

4.3 施工工序模拟

施工模拟主要表现工序及工艺两方面,为保证工程质量,本工程以BIM技术为依托,采用工序、工艺模拟施工进行三维技术交底,利用MicroStation软件的三维可视化功能进行三维动画模拟。由于T梁制作工艺复杂,而且T梁的质量好坏直接影响桥梁结构稳定性、安全性和美观性,故T梁制作质量控制需做到精细化;架桥机架梁施工是本工程质量控制的重点,提高T梁架设精度、架桥机行走移动的安全控制等,通过BIM技术将工程施工中可预见的和不可预见的进行三维施工模拟,为项目提供了极大的技术支持。

动画模拟是通过模型元素得以实现的,模型建立采用AECOsim软件,首先通过三维精确定位来确定模型相对位置关系,再建立预制梁场、龙门吊、天车、T梁、模板、桥台、墩柱、架桥机等三维模型。T梁钢筋模型采用ProStructures软件完成钢筋的布置。当各素材文件建立完成后进行动画编辑。MicroStation提供了一套完整的动画编辑器,通过简单的操作可以实现动画制作效果。本工程根据施工工艺及工序定义素材角色,利用关键帧编辑角色动画时长。动画编辑完成后,可通过软件的输出功能,直接输出视频,也可渲染输出图片序列,通过第三方软件生成视频效果。

通过三维施工模拟,颠覆了施工现场传统的纸面交底,交底内容更丰富且形象直观,并且不同作业层都可以明确质量控制要点及工序安排。从项目管理角度来讲,施工工序模拟能提前预演施工方案的可行性,并以三维模型指导施工作业,检查分析现场质量偏差,合理控制施工进度,提出改进措施。

4.4 工程量统计

本项目桥梁采用BridgeMaster软件建立模型,通过信息模型,巴更大桥施工实现了材料量精确控制、材料预提、过程控制、结算等方面全部在BIM信息模型基础上进行。模型搭建完成后,即可实现工程量输出。

在施工管理过程中可以通过模型信息处理,对钢筋进行编号,钢筋报表控制材料进场量,减少浪费及材料过载堆放,钢筋下料、制作可以根据数据库实现精确施工。混凝土材料量统计精准高效,施工前输出即将浇筑部位混凝土量,合理计划每次浇筑方量,避免不必要的材料损耗。

在经营算量方面实现了快速提取、快速输出工程量清单,包含工程量、供货方、施工方、进场日期、施工日期、型号等,清单内容详细且与工程联系紧密,形成了系统化的数据库,有助于项目风险管理、外包采购管理、沟通协调管理等多方面。

4.5基于BIM模型的施工过程质量验收管理

在巴更大桥施工中,我公司发挥BIM技术优势全过程采用信息化管理模式。以BIM模型为数据信息载体,三维模型整合集成施工管理必要信息,最终发布在ProjectWise服务器,项目参建方依据各自权限,实时调用信息模型,提取信息。通过PW平台,保证“一个模型,各方通用”,从而确保施工信息传递的一致性,实现高效协同作业。

在每一部位施工之前,先由BIM小组利用BIM建模软件根据施工图纸建立BIM模型,建模过程中施工图数据信息就集成于三维模型中,并且还可以根据施工需要,很方便的为桥梁施工部位定制添加各类施工信息。施工员可以利用模型生成构件信息表,甚至可以很方便的利用手机、IPAD等便携设备现场调用模型,便可查阅施工信息,不用翻阅繁琐的施工图纸,从而提高工作效率,避免误查、漏查等情况的发生。

构件施工完成后,利用模型超链接功能,对施工过程中如钢筋、混凝土批次、施工时间、工序验收信息追溯性信息进行二次录入,对每一个施工部位进行标签化管理,建立构件施工过程管理档案,实现了施工过程动态管理,每个施工环节都可以追溯,当施工出现质量问题时,极大的方便了分析查找问题原因,切实提高施工质量。

5 BIM应用效果和经济效益分析

本项目通过BIM技术的应用,对构件进行了优化设计,项目实施全过程通过模型属性信息进行管理,改变了传统的管理模式,从而提高了项目施工效率,节约了大量施工成本。并对构件采用cell单元库管理模式,形成了系统的数据库文件,方便模型调取。

BIM技术可以为项目提出最佳的优化设计解决方案,通过模拟施工、精确算量,为项目决策层提供可靠地技术依据,本项目仅在巴更大桥T梁垂直提升架设一项上,节省经济效益15万元,工期缩短56天。

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