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摘要：为了提高连续梁的施工效率，将建筑信息模型（BIM）引入到连续梁工程中来。通过分析连续梁设计和施工的特点及其存在问题，提出了基于 BIM 的连续梁施工优化解决方案，主要是施工设计优化、施工工序优化等，并结合实际工程项目进行了适用性和成效分析。案例应用表明，BIM 在连续梁工程项目中是适用的，可以为连续梁工程设计和施工提供有效的支持，进而减少返工、提高效率。该研究可为大型或复杂连续梁工程应用 BIM 提高设计与施工的效率和效益提供参考。
关键词：连续梁、BIM
一、基于BIM的某跨高速公路连续梁施工优化的必要性和可行性
1. 某跨高速公路连续梁工程概况
某跨高速公路连续梁孔跨形式为60m+100m+60m，梁全长222.6m。连续梁与高速公路的交角为46.5度，连续梁下部构造为钻孔灌注桩基础，主墩和边墩单层矩形承台。梁体计算跨度为（60+100+60）m预应力混凝土连续梁，采用单箱、单室、直腹板变高度箱梁，箱梁顶宽为12m，箱底宽度为6.0m（在中支点处加宽至7.2m）；中支点梁高7.4m，边支点及跨中梁高为4.4m，梁高变化段梁底曲线采用二次抛物线，方程为Y=1.41777×10-3X2。顶板厚0.4m，底板厚0.5～1.2m，腹板厚0.5～1.2m。全联分别在中支点和边支点处设置横隔墙，横隔墙均设置过人洞，中支点处横隔墙厚3.0m，边支座横隔墙厚1.6m。中支座横向间距为4.6m，边支座横向间距为4.4m。梁体设计为纵、竖向预应力体系，纵向按全预应力构件设计。纵向预应力采用钢绞线，竖向采用预应力混凝土用螺纹钢筋PSB830。
2. 施工技术特点及存在的主要问题
（1）大桥主梁为变截面形式，结构构造线型较为复杂，如何提高技术人员（特别是刚入职不久的施工员）以及架子队工人建立直观的认识，以免后期施工中出现偏差，技术交底难度大。
（2）大桥属于双向预应力结构，预应力筋预留管道纵横交错，精确预留定位难度大。
（3）梁体内钢筋密集、定位困难；
（4）钢筋密集区混凝土振捣困难，容易产生空洞、露筋等。
并且在以往的实际工作经验中发现连续梁0#块存在底板混凝土空洞、不密实、离析、露筋等质量缺陷；预应力管道井字形定位筋孔口过大、预应力管道偏位严重，锚垫板倾斜、锚具扭偏等，导致张拉后混凝土开裂、预应力损失增大、梁体产生下挠等质量问题，影响桥梁结构和行车安全等；以上问题以及挂篮的定位安装，预应力管道的预留等一系列的技术难题，这些都有待于尝试探索运用BIM技术进行解决，在连续梁的施工过程中采用BIM技术很有必要。
3. 连续梁中应用BIM技术的可行性
针对连续梁的施工技术特点，运用BIM技术可以得到很好的解决。因为BIM具有以下五个特点：可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性。
（1）可视化：即“所见所得”的形式，对于复杂造型连续梁利用BIM建模，提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维连续梁立体实物图形展示在人们的面前。
（2）协调性：即BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成大桥的协调数据。
（3）模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。
（4）优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，在BIM的基础上可以更好地进行优化。
（5）可出图性：BIM不但出设计图纸，还能根据不同的剖切角度出施工过程中的一些细部构造图纸。
由BIM技术的以上特点可见，BIM技术在连续梁中应用是可行的。
二、基于 BIM 的连续梁技术、施工设计优化
欲使 BIM 技术与连续梁设计有效地结合，三维（3D）建模是前提。由于三维建模技术在连续梁工程设计中还没有得到较好的应用，故需采用 BIM 技术将传统的二维图纸转换为三维模型，然后基于三维模型进行设计分析与优化。项目人员一方面收集项目相关图纸之后进行建模，另一方面在模型建立的同时由 BIM系统进行检测分析，并将出现的问题反馈到 BIM 团队或相应的决策人员手中，决定是否需要修改图纸。如果需要，则对图纸进行修改，并再次进行建模和检测分析，直到反馈信息显示已不再需要修改图纸为止。通过这种方法，设计人员期望在施工开始之前解决所有的
设计问题，确保设计的可建造性，减少返工。需要说明的是，三维建模通常由专业建模工程师来完成。
传统的二维设计图纸往往存在一定的设计错误。由于这些设计错误产生的设计变更会造成施工单位停工，也会给建设、施工单位带来巨大的经济损失。
针对技术、施工设计中的结构复杂性，BIM 技术提供了较好的优化手段。基于确定后的连续梁方案的 BIM 模型，结合详细设计图纸进行深化三维建模，即建立结构细化模型。仍以该桥梁为例，其细部构造模型如图 3 所示。然后，采用 BIM 软件进行设计冲突分析，并自动生成分析报告。一旦发现设计问题，则进行图纸修改、再建模、再检测，直至全部解决设计问题。整个设计优化过程是一个循环过程：设计—建模—检测—修改（设计）。设计方案则在不断的检测与修改中逐步确定下来。BIM 的出现使设计方案的修改变得更加容易。因为在 BIM 模型中，所有的构件都是基于一定的逻辑关系生成的，在某一个构件上进行的修改都将引起所有与其具有逻辑关系的信息的同步修改，通过三维建模，提前发现问题，找出错误，规避了损失和风险的发生。
三、基于 BIM 的连续梁施工优化
施工优化的主要目的是针对连续梁工程设计的复杂性、预制构件多等特性，确保施工方案的可行性，并提高施工效率和管理水平。施工过程优化将依据上述建立的 BIM 模型以及施工规划信息等，通过可视化的过程模拟，分析施工工序、进度计划、资源配置等可行性，进而不断改善施工方案。基于 BIM 的桥梁工程施工优化流程。需要说明的是，施工过程分析通常由 BIM 技术和施工管理人员协作完成，确定是否需要对施工方案进行修改。
1、三维交底，避免返工
构造复杂的跨西潼连续梁，如果其二维施工图阅读全靠技术员发挥空间想象力，对于经验丰富的成熟工程师，尚且需要花费较多的精力去吃透图纸。对于新入职或者入职不长时间的年轻技术员，由于没有大桥施工的工程经验，势必导致读图用时较长且难免有读错图的情况发生。从而使得技术交底出现偏差，出现返工现象。
若运用BIM技术以后，将二维图纸转换成3D模型，不但方便了技术员读图，也使技术交底变得简单。提高了技术员读图的效率和准确度，实现了可视化技术交底，减少了返工。图3即通过Revit所建梁体0#块模型，建模可以做到全面客观细致地展示内部构造。
图3. 0#块建模截图
2、建模提量
跨西潼连续建模后，软件可以实现快速提取工程量的目标，节约计量员时间，大幅提高工程量计算效率，还可以轻而易举地完成变更前后工程量和工程造价的计算、差异比较分析，降低造价人员处理变更的工作量。
3、三维演示，技术指导
采用BIM模拟演示施工过，让施工过程明了化。技术人员可提前合理安排人力、物力，统筹各工班组进行流水作业。提高管理水平，加快施工进度，节约成本。
三.结语
本研究表明，BIM 可以为连续梁施工提供有效支持，可为工程建设提供模拟与分析的科学协作平台，提高工程建设的管理水平。
参考文献：
[1]钱枫．桥梁工程BIM技术应用研究[J]．江西建材.交通工程2016（16）:174—179
论文作者:郑长敏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/24
标签：建模论文; 预应力论文; 技术论文; 模型论文; 图纸论文; 横隔论文; 支点论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;