斜拉桥施工BIM技术应用研究 刘慧星

斜拉桥施工BIM技术应用研究刘慧星
发表时间：2018-05-21T11:38:15.793Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：刘慧星[导读] 摘要：在阐述BIM技术在斜拉桥施工中的作用的基础上，对于BIM技术进行了简单的概述，并且依照我国现今施工管理的特点及其实际需求，对于工程施工中的BIM技术所应用的技术架构、系统的流程与应对措施提出了一套整体的可实施性强的系统方案。

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摘要：在阐述BIM技术在斜拉桥施工中的作用的基础上，对于BIM技术进行了简单的概述，并且依照我国现今施工管理的特点及其实际需求，对于工程施工中的BIM技术所应用的技术架构、系统的流程与应对措施提出了一套整体的可实施性强的系统方案。

从而能够有效的提高BIM技术在各大企业建筑的施工过程中的整体效率。

关键词：斜拉桥施工BIM技术应用
引言
在我国桥梁施工行业，斜拉桥的其中一种较为常见的桥梁结构模型，可以斜拉桥既可以满足桥梁的稳定性建筑需求，又可以减少桥梁工程的建设成本，减少不必要的人员损伤和成本预算。

斜拉桥能够有效提高施工设计的安全性和合理性，提升建筑施工的质量和实际效率。

1.工程实例
以某大跨度斜拉桥工程施工为例，在建立墩柱族库过程中，施工人员现在Ｒevit 中建立空心截面，并通过拉伸使其达到实际构件高度。

其次，将工程墩台的基础尺寸、标高以及材料设置输入到空白截面中。

最后，对倒角的细部构造进行处理，就完成了墩柱族库模型的建立。

对于索塔族库的建立，设计人员要分三部分进行模型建立，即下塔柱、上塔柱以及钢锚梁。

对于下塔柱来说，由于该斜拉桥主塔塔柱是变截面的空心结构，且下部塔柱存在向外倾斜特点。

为此，设计人员应将上部塔柱设计为竖直构造，即将下部塔柱与中塔柱的交点处作为第一道横梁位置，将中部塔柱与上部塔柱交点作为第二道横梁位置。

此外，由于公制结构柱样板文件自身就携带一些参数，这就使得建模施工人员要考虑多方面的问题影响。

在对上塔柱进行墩柱族库建立过程中，由于索塔上塔柱的横梁和塔尖构造较为复杂，这就使得设计人员要注重上塔柱塔尖的截面变化。

对于索塔上的钢锚梁设计，由于其是斜拉索在塔柱结构上实现索力传递的重要构件，为此设计人员要特别注意 BIM模型的设计应用。

具体来说，在索塔的顶部及横梁与塔柱相交的地方均要留有供维修人员作业的孔洞，即人孔。

由于人孔做法是绘制出人孔的形状后使用 “实心/空心” 功能来进行调整的。

因此，施工人员应将其最终的功能实现调整为空心，并用剪切功能将洞口模型建立起来。

2.BIM技术在斜拉桥施工中的作用
（1）通过 BIM 技术的应用能够实现模型建立的可视化，从而实现对设计成果的精准控制，提升设计的质量，及时发现并排除施工过程中可能出现的问题，保障施工活动的高效开展。

（2）BIM技术能够对斜拉桥工程的三维模型进行模拟，将设计后的工程情况清晰地展现出来，为施工方案的制订提出依据，同时也能够保障施工方案的合理性。

（3）BIM模型出示真实的设计图，基于此各专业进行碰撞检查和设计完善，从而有效降低了设计图的错误率。

（4）BIM能够对工程进行优化设计，保障设计方案的科学性、合理性。

（5）在进行工程结构设计的过程中，各专业可以将相关信息输入到BIM模型中，通过对各专业碰撞问题的协调可以生成协调数据，斜拉桥设计工作提供依据，避免出现遗漏或是错误。

3.斜拉桥 BIM 应用
3.1结构建模
建模软件利用 Revit，其参数化的族库不仅可以快速建立箱梁的模型，只要修改其参数就能快速建立整个箱梁，传统的桥梁设计完成后生成的是二维的图纸且由于箱梁构造不规则，要统计出桥梁的工程量往往需要耗费大量的人力物力。

本项目中把箱梁分成不同部分的节段，每个部分截面形式又不尽相同，要统计出钢筋、混凝土的用量更加困难。

通过 Revit 自带的明细表功能可以快速的计算出混凝土及钢筋的用量，为成本计算以及材料管理提供依据。

只需在建模时为每个节段赋上相应的材质信息，如本工程中只需输入箱梁采用 C55 混凝土，Revit 便会根据建模完成后的混凝土箱梁的实际尺寸计算出所需要的混凝土的体积（见图 1）。

3.2施工模拟
利用 Naviswork 的 Timeline 功能，把时间维度赋予建成的桥梁 BIM 模型中，形成桥梁进度计划模型。

一方面，可以添加桥梁的进度计划，在桥梁每一部分建设完成后及时添加实际完成的日期，可以直观看出桥梁建设是否符合原定的进度计划，如果与原定计划有较大的差别及时分析原因并作出调整修改施工方案及后期进度计划；另一方面，施工的过程中对发生方案调整的施工计划及时进行模拟，方便对施工人员进行交底，避免沟通不到位产生的施工进度滞后，还可对桥梁施工难点部分进行预先的模拟，例如桥梁拉锁张拉过程吊车的行进路线以及拉索的安装顺序进行事先的模拟，排除施工中可能出现的问题，优化施工方案。

图 1 参数化箱梁
3.3波纹管、钢筋碰撞检查
本工程箱梁钢筋配置复杂，仅仅依靠人力对 CAD 图纸进行检查不仅工作量巨大还极易出现疏漏。

在施工中一旦出现钢筋绑扎位置的错误或者与波纹管的冲突将影响施工效率。

本工程在 Revit中建立完钢筋、波纹管的模型后将其导入到 Navisworks 中进行碰撞检查。

钢筋与波纹管的冲突会以高亮的形式显示出来，并可导出碰撞检查报告，在 Revit中只需按构件的 ID 号查询并进行调整，之后再进行检查。

另外 Navisworks 不仅可检查出硬碰撞，还可检查出因为施工或安装空间不足造成的软碰撞。

本项目通过碰撞检查发现多个设计问题，有效避免了施工中施工中返工现象的发生。

3.4全桥模型建立方法
首先，当大跨度桥梁各部分构件族库建立完成后，设计人员应将其建立一个结构项目文件。

其次，将建立好的构件族库载入到结构项目样板文件中，从而调整各个构件在项目中的位置，进而提高模型变化的真实合理性。

最后，设计人员就可应用二维或三维模型，对工程建设的实际情况进行可视化分析，进而提高桥梁工程设计应用的科学合理性。

此过程，要求设计人员要充分考虑大跨度斜拉桥多处的地形条件和地质条件，并将地层、索塔、基础、主梁以及斜拉索等族库载入项目文件中，以得到完整的项目模型。

在实际进行设计建模过程中，由于族库建立具有有效性和便捷性特点，为此，设计人员可通过参数调整和可载入族，来降低整个工程施工建设的造价成本。

这种把构件族库资源共享化的科学技术，是未来桥梁工程施工建设研究的主要方向。

因为，建模设计应用过程中，还存在许多技术难题，为此，相关人员应不断完善工程建设族库模型的构建，以扩大 BIM 技术应用的更大价值。

4.结束语
将 BIM 技术用于桥梁施工，不仅可以向施工人员进行可视化技术交底，有效传达设计人员的设计意图，BIM 技术可代替二维的平面布置及施工路线规划大大提高了施工效率。

通过 BIM 技术施工进度的模拟可以实时监控并调整桥梁的施工进度，有助于保质保量完成桥梁的施工，对关键节点进行施工模拟可减少安全事故的发生。

参考文献：
[1].洪磊.BIM 技术在桥梁工程中的应用研究[D].西南交通大学，2012.
[2].田云峰，祝连波.基于三维激光扫描和 BIM模型在桥梁施工阶段质量管理中的研究 [J].建筑设计管理，2014，（8）：87-90.。