路桥BIM应用解析及案例赏析

2021-08-20 廊坊中科
大家都认为路桥BIM只是建模,其实BIM在路桥中的应用不止有建模,让我们来细数BIM在路桥中除了建模还能做什么。

 (1)进行特殊复杂结构的方案演示
      如果技术人员建立高精度模型有困难,或者也没有必要,通过尝试快速低成本投入建立相对低精度的模型,完成部分特殊结构的施工步骤演示,对于项目实施团队深刻理解施工顺序、施工方案和施工工艺,甚至分解编排施工计划非常有好处。我们常说的BIM“模型秀”就是指此类BIM的碎片化应用。
在深圳东宝河新安大桥建设中,采用此种思路较好地模拟了一种新型施工挂篮在波形钢腹板PC组合箱梁桥施工的应用工况,特别是针对波形钢腹板的吊装难题,通过BIM技术助力,最终设计出了合理适用的挂篮。
  (2)碰撞检查
      对部分诸如场地狭窄的互通式立交匝道桥钢箱梁吊装、大型跨线龙门吊拆除等场合,考虑到场地局限性大,动线冲突概率大,为保障安全,通过在建立bim待安装构件和吊装设备等模型,进行诸如场地待安装构件堆放位置规划,起吊行走路径等工作,可以较为简单地实现施工前的方案预演,采用模型进行表达,为防范人脑不易察觉的动线冲突等安全隐患提供了很好的参考。
 (3)进行复杂结构的测量放样
       对于路桥施工中经常遇到的部分结构怪异的曲边异型结构,采用在Revit中进行高精度建模,根据施工需要捕捉关键控制点的坐标,一方面可以校核手工计算坐标的准确性,也可以通过BIM建模师背靠背的建模捕捉坐标的方式相互之间校核,避免复杂的数理公式计算,降低测量出错的风险。中铁七局集团郑州工程有限公司BIM研究院下属的航空港BIM工作站针对复杂装饰拱的制造与安装,采用Revit建立模型,根据结构分段,与加工厂家约定控制点,在BIM模型中捕捉关键控制点的坐标,完成了拱肋的高精度制造、分段和安装,确保了结构线形。曾经在郑州黄河公铁两用桥拱肋安装中采用了这一方法,取得了较好的效果。
  (4)进行复杂结构的模板设计
      对于部分特殊结构的模板设计一直以来是令工程技术人员头疼的事情,比如市政上常见的花瓶式桥墩,底模流线型现浇梁,斜拉桥的曲边不规则塔身,甚至是一般现浇梁的端部内模等,采取BIM技术,将相关结构直接建模,分段后提取分段内的异型曲面,据此编制技术交底供加工厂家下料,就能比较简单地实现完全符合设计的异型结构模板制造。曾经在南京长江第三大桥建设中采用AutoCAD三位建模,实现了现浇梁端部异型复杂内模的设计,把复杂问题简单化,取得了较好的效果。
  (5)复杂结构或者钢筋的技术交底
      中铁七局集团郑州工程有限公司BIM研究院上海地铁BIM工作站,技术人员设计了一种非常简便易用的格构柱安装定位支架,并申请了实用新型专利,为了让现场操作工人熟练掌握该种支架的使用方法,对该支架BIM模型采用三维渲染后进行技术交底,直观浅显准确的表达让工人实现了“秒懂”。同时,该工作站还采用BIM辅助设计了一种综合灯柱,该灯柱与地铁车站施工围挡有机结合,集成了监控摄像头,探照灯,警示灯,广告宣传标语和抑制扬尘的雾化水喷头等功能,赢得了业主的好评。类似场合均可以考虑采用BIM技术进行交底或者辅助设计。
  (6)场地布置
      在公路铁路市政工程中,经常牵扯到对施工场地的合理布置问题,尤其是对地铁等市政工程,地处闹市区,施工可能占用的土地非常有限,有的地方是寸土寸金,必须精打细算才能顺利展开施工,这一点在近年的很多业主招标时也被作为加分项。对公路铁路项目,也存在合理布置项目驻地,合理利用场地规划预制梁场,拌合站等,类似场地布置的场合,均可以借助BIM技术,幸运的是目前广联达和鲁班两家主流BIM解决方案供应商均已经开发出了非常强大的场布软件,只需要2个小时的培训,一般建模师就可以快速利用此类场布软件布置除非常漂亮的驻地等,此类软件内置了诸如车库、活动板房、旗杆、场地围挡、钢筋加工棚等场布常见的丰富族库和模块,可以很方便的调用,采用搭积木的方式进行快速建模,并进行场地规划方案对比。
  (7)施工进度和计划演示
      在路桥施工项目实施中,项目部经常要进行月度生产工作总结,按照下一个月的施工生产计划,为了提高会议头脑风暴的效率,及时发现相关问题,如果能够采用BIM模型的方式进行进度演示和计划安排演示,则一面了然,这在体量较大的地铁车站等相对更加重要,通过对结构进行分组或者分段,采用不同透明度和颜色进行已完工程、未完工程、计划完成工程等进行区分演示,就能够提高团队协同效率。
  (8)工程量精算
      部分结构造型复杂,计算工程量仅靠脑力难以胜任,让工程师痛苦不堪,如果能够事先建立BIM模型,然后直接提取工程量,则这项工作变得容易。即便不是复杂的特殊结构,工程量精算也能够伴生于其他BIM应用点而存在。或者如果BIM建模技术娴熟,通过建模方式计算工程量也会越来越具有可行性,比如桥台、涵洞八字墙、圆锥形护坡,模板重量估算等。
以上是8个方面的路桥实际应用简单导引,类似的应用点还有很多,在此不一一列举。
诚然,我们认为BIM的主要应用还是建模。但是没有建模基础,一切的功能都无法实现。BIM可以使得整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。
南昌市朝阳大桥案例赏析

南昌市朝阳大桥工程是南昌市“十纵十横”干线路网规划中南环快速路跨越赣江的重要节点工程。工程总投资27亿元,全长3.6千米,西起红角洲地区丰和南大道,东至朝阳新城抚生路,布置双向八车道及双向通行非机动 车道和人行道,设计车速60公里每小时。大桥历经两年半的施工期,于2015年5月正式贯通。

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本工程BIM价值与回报:从下图表中可以看出,采用BIM技术后,工程变更减少了40%,极大降低了成本,项目总工期缩短了7%。相对传统行业建筑实施,BIM的优势可见一斑!

路桥BIM应用解析及案例赏析(图2)

路桥BIM应用解析及案例赏析(图3)

本工程BIM应用价值总结:完善企业级BIM技术在大型桥梁工程中的应用,依托工程项目制定桥梁BIM建模方法,为市政行业桥梁类项目树立标准,达到市政行业领先水平,增强引领能力,提升企业核心竞争力。
桥梁建模方法总结:
在本工程中BIM技术运用亮点:
建模阶段:
作用1:明确了基于软件平台的桥梁零件、构件、整体(桥梁单体)的实施路线。
作用2:通过模型分层及模块调用,构建了信息模型的关联结构。

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在本项目中:族(构件级)种类超过 200个 族(单元级)种类超过 1000种

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作用3:明确了主梁构件在桥梁单体参数空间中的定位方法

路桥BIM应用解析及案例赏析(图6)

作用4:降低了构件复杂度,便于模块化设计

路桥BIM应用解析及案例赏析(图7)


主梁分段展示:让施工不再复杂

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主梁节段构件中主要板件(零件)定位拼装展示:

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设计阶段BIM运用价值:

利用体量建模 方法快速构建工可 阶段十二种总体设 计方案的概念模型, 结合地形、通航、 技术难度及工程造 价等方面得出最佳 设计方案


BIM运用价值一:

为工程决策提供具有较强展现力总体方案,提高设计效率,控制成本。

路桥BIM应用解析及案例赏析(图10)


BIM运用价值二:

为复杂结构设计提供信息化及可视化的设计手段,提高设计效率及质量。

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路桥BIM应用解析及案例赏析(图12)

BIM运用价值三:

校核构造设计的合理性,提高设计质量。

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半桥虚拟装模拟:

路桥BIM应用解析及案例赏析(图14)

路桥BIM应用解析及案例赏析(图15)




用动画展示桥梁构造:

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设计成品出图:

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结构辅助计算:

为结构空间有限元计算提供高质量的几何模型。

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路桥BIM应用解析及案例赏析(图19)


为关键施工步骤模拟提供空间有限元计算几何模型,保证施工安全性。

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施工阶段:

模拟施工:为关键施工步骤模拟提供可视化解决方案,解决施工中存在的错漏碰

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挂篮施工模拟:

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运维阶段:

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路桥BIM运用总结:

BIM以其特有的可视化,协调性、可模拟性优化性等特征,可以快捷,高效的实现工程质量进度的目标。

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