摘要：针对商合杭铁路项目太和特大桥跨颍河（88+168+88）m双线连续梁拱组合体系桥梁的施工过程精细化管理，借力BIM技术从三维可视化建模、冲突检查、图纸导出、工程量复核、三维技术交底等方面进行综合管理运用，为实现大桥施工过程的可视化、智能化、精细化、动态化、数据化管理提供技术支持。
关键词：商合杭铁路；BIM技术；大跨度拱桥；应用研究
Abstract : According to Shang-He-Hang railway bridge across the Taihe Ying River (8816888) the construction process management m double continuous beam arch composite bridge, leveraging BIM technology from 3D visualization modeling, drawings are derived, project review, three technical disclosure and other aspects of the comprehensive use of management, visualization, implementation of bridge construction process intelligent, sophisticated, dynamic, data management to provide technical support.
Keywords : Shang-He-Hang; BIM technology; Long span arch bridge; Application Research
引言
BIM技术在房屋建筑工程中的应用优势明显，主要解决了管线综合优化、洞口预留、各专业之间的碰撞检查以及内部结构的干涉检查等问题，整体应用效果得到业界的普遍认可[1-2]。而针对铁路线路和桥梁方面的BIM技术应用研究，相对较少，由于线路长、带状分布、施工战线广等系列问题的存在，导致BIM技术在铁路桥梁中的应用研究刚刚起步。本文作者作为商合杭铁路大跨度拱桥太和特大桥的施工现场技术负责人，以太和特大桥的BIM建模与现场技术应用为突破口，从三维可视化建模、图纸导出、工程量复核、三维技术交底等方面进行综合管理运用，深入研究BIM技术在桥梁施工管理中的应用。优化大桥施工技术方案，为实现施工过程中安全、质量、进度、成本控制目标提供基于BIM技术的解决思路与方法。
1概述
1.1太和特大桥工程概况
商合杭项目太和特大桥跨颍河（88+168+88）m预应力混凝土双线线连续梁位于DK168+719.38～DK169+065.48m，全长346.1m，线间距5m，主墩结构形式为刚构墩。沙颍河为通航河流，通航等级Ⅳ级，线路走向与河流交角为102°。施工采用先梁后拱方法，先悬臂浇筑完成连续梁，然后再梁上拼装钢拱架。使用BIM技术目标是实现(88+168+88)m连续钢构拱太和特大桥施工过程精细化管理。
1.2工程特点与BIM技术应用的必要性研究
太和特大桥作为商合杭项目主要控制性过程之一，该大桥为连续梁拱组合体系结构，为了增加铁路梁体的刚度和承载力，增加上部拱圈辅助受力。此种连续梁设计顺应了这几年桥梁发展的趋势，即桥梁结构越来越轻便，受力越来越清晰，设计冗余越来越少，结构主要靠预应力来承受。这样造成了箱梁内部存在许多看似“凸出”的结构，比如吊杆横梁、上锯齿快、横隔板等。这些“凸出”的结构就给现场施工造成了很大的困扰，模板很难复制般的重复利用，需要在现场作出很多改动，要作出许多结构形式、甚至模板材料的变动，增加了施工现场的施工难度。
采用BIM技术的主要原因主要包括以下几个方面：
（1）梁拱组合体系桥梁，结构复杂，箱梁内部有吊点横梁、横隔梁等构造，空间形状复杂，图纸消化理解难度大，需要借助BIM技术的三维可视化进行技术交底工作；
（2）大桥普通钢筋、预应力钢束、钢管等昂贵的工程材料用量多，需要借力BIM技术的工程量统计提取功能辅助精确计量；
（3）施工图纸难以全面反映大桥的局部细节问题，建立三维BIM模型可以导出任意剖面的二维图纸，满足施工技术人员和工班组工人对不同剖面图纸的需求；
（4）太和特大桥所处标段合同工期短，任务重，时间紧，难度大，要求高。
因此，应用BIM技术进行三维交底，精算材料的工程量，三维虚拟推演施工过程，优化施工技术方案，4D动态控制施工进度，施工图纸导出,确保大桥施工安全、质量、进度、成本达到预期目标。
2 BIM技术在太和特大桥施工中的应用研究
在商合杭项目是第一次实实在在接触到BIM，这一工程中的“高富帅”，以前只是在杂志上、论坛中有过初步了解。在我们印象中的BIM是个新鲜、高端事物，是一个什么都能建模模拟，都能三维可视的软件，但同时也感觉离我们现场施工很遥远，其实不然。
那么BIM是什么呢？BIM即是建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。下面我们以太和特大桥为例，具体探讨一下BIM技术如何在施工管理中进行应用的。
2.1太和特大桥BIM可视化建模研究
桥梁的发展趋势使得BIM的第一个作用就能更好发挥出来了，BIM建立模型的可视性。软件可以很直观的建立起三维模型，可以720°的无死角视角来观察结构物。对于复杂造型桥梁利用BIM建模，提供了基于可视化整体思路，让人们将以往的线条式的构件换成一种三维桥梁立体实物图形展示在人们的面前。不仅如此，BIM将连续梁钢筋、预应力孔道、预埋件等混凝土包裹的重要材料一一在三维空间展现出来，即采用“所见即所得”的形式。
结合大桥为连续梁拱组合体系，而拱桥的双肢哑铃型钢管均在竖直同一平面内，钢管拱其空间性并不强，鉴于该种分布特点，不需要采用更加复杂的空间建模软件Catia进行精细化建模，因此，项目部技术团队与BIM技术服务团队决定采用AutodeskRevit2017进行基础建模工作。
图1精细化构建的太和特大桥BIM整体模型
2.20号块碰撞检查
众所周知连续梁在施工过程中，钢筋、预应力孔道“打架冲突”的事情屡见不鲜。因为连续梁钢筋型号较大，绑扎时很难调整位置，同时预应力管道定位要求较高，极大增加了现场的施工难度。难以保证主要受力的预应力钢筋施工质量。
运用力BIM技术，就可以从钢筋下料环节解决普通钢筋与预应力管道不可调和冲突，提出具体的修改钢筋大样图，给出了完整详尽的修改方案，提前指导工人按BIM模型给出的下料长度进行钢筋的下料、弯制与绑扎工作，并且实践证明效果良好，相比以往完全按施工图下料，绑好钢筋发现与预应力管道冲突，而去拆除钢筋重绑或者将冲突部位烧断的做法，采用BIM技术后进行精细化指导施工，从质量安全进度角度来讲都有了很大进步。
图2 用于冲突检查的0号块钢筋、管道、钢管拱BIM模型
2.3BIM三维技术交底
梁体的结构模型建立起来后，现场技术人员可以在施工现场向工班组展示连续梁阶段钢筋混凝土三维模型，一根根钢筋在电脑内清晰可见，其具体的布置形式、形状和相对位置关系一目了然，技术人员对照模型，提出钢筋绑扎的直径、型号、间距、焊接或者绑扎的操作规范等系列技术问题的交底工作，效果良好。
相对于传统的二维施工图加文字说明、口头交代的交底方式，BIM技术的可视化特点保证了三维交底形象直观，能够通过模型清晰看到每一束预应力管道、每一根钢筋，提前建立感性认识，简单快捷帮助工人正确理解设计意图，一方面提高了交底的效率，另一方面保证了交底的效果，减少由于工人错误解读施工图而出现的返工现象。一旦由于工人疏忽，施工中出现一些小问题，也可以及时用三维交底的方式进行指导纠正，实践表明，一般用三维交底指导一次后工人印象深刻，同样的问题确保不再出现。
鉴于项目部工程进度压力大，大家白天时间紧张，项目部研究决定采用晚上集中统一学习BIM三维交底技术如何在施工中应用，如何动态展示BIM模型，将需要表达的技术要求借助BIM模型交代，确保效率更高，
2.4运用BIM技术复核工程材料用量
通过BIM技术实现对普通钢筋、预应力钢筋、混凝土的数量进行复核。尤其是混凝土的数量，建立的模型可将钢筋、预应力管道所占的体积扣除，按照混凝土浇筑的实际分段建立模型，混凝土浇筑到哪一个节段就提供哪一个节段的混凝土方量，指导技术人员在浇筑要量环节精打细算。虽然每一个节段之比设计方量节省2-3方混凝土，但是积少成多，省工省料。实际用量统计结果表明，模型扣除钢筋、预应力管道所占的体积的方量与实际所用方量误差很小，一般实际用量多零点几方，这与实际施工中泵送管道残留、浇筑中洒落导致的损耗有关，指导意义较大。有利于工程量复核及现场材料的精细化管理。
2.5BIM模型导出二维图纸
BIM不单能建立起结构构件的三维模型，还能根据不同的剖切角度出桥梁施工过程中的一些细部构造图纸。也就是说在BIM将结构构件建立起来以后，可以在任意截面对结构进行剖切，查看此断面的结构尺寸、钢筋位置、预应力坐标、预埋件位置。同时可以生成相应的CAD图形。
此CAD图形是根据结构建立时尺寸1:1生成，可修改可标注。这样就大大提高了工程技术人员对结构构件的认知，有利于现场技术人员对桥梁实体施工质量的精细化管理。如下图所示为太和特桥5号块箱梁施工节段导出的剖面图纸。
图4 由5号块箱梁BIM模型导出的二维剖面图
3结语
总之，商合杭铁路项目太和特大桥跨颍河（88+168+88）m双线连续梁拱组合体系桥运用BIM技术能够在复杂项目施工前，可视化的建立机构构件模型，模拟现场施工工况，精确复核工程量等，确实在施工现场解决了诸多实际问题。BIM技术在施工阶段的应用也只是其功能的冰山一角，有幸在项目支持下能成为BIM学习的参与者，荣幸至极并与所有工程人员勤学共勉。
参考文献
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作者简介
王明强，男，1987年出生，工程师，E--mail：9538850@qq.com。
论文作者:王明强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/8
标签：太和论文; 技术论文; 大桥论文; 预应力论文; 钢筋论文; 模型论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第36期论文;