杭黄高铁建德东站现浇梁支架的BIM应用
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2018年10月27日 20:10:02
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杭黄高铁建德东站 站场地形地貌复杂,桥墩高度变化大, 18 种浇非标准箱梁型式各异,支架搭设、拆除、周转施工组织难度大,可采用 Revit 建立 支架贝雷梁BIM模型 进行三维审查细化支架布置方案,三维技术交底,工程材料数量提取,虚拟推演施工过程,4D施工进度动态控制,材料周转方案优化,采用 Midas. civil 进行力学分析计算,优化支架设计方案,确保支架布置形式合理,支架结构安全稳定,为实现支架施工过程的安全控制、质量控制、进度控制、成本控制提供了一种基于BIM技术的解决方案。

杭黄高铁建德东站 站场地形地貌复杂,桥墩高度变化大, 18 种浇非标准箱梁型式各异,支架搭设、拆除、周转施工组织难度大,可采用 Revit 建立 支架贝雷梁BIM模型 进行三维审查细化支架布置方案,三维技术交底,工程材料数量提取,虚拟推演施工过程,4D施工进度动态控制,材料周转方案优化,采用 Midas. civil 进行力学分析计算,优化支架设计方案,确保支架布置形式合理,支架结构安全稳定,为实现支架施工过程的安全控制、质量控制、进度控制、成本控制提供了一种基于BIM技术的解决方案。

工程概况
杭黄高铁建德东站位于浙江省建德市杨村桥镇,施工范围 DK133 + 908. 74-DK138 + 019 ,正线长度 4 110. 26 m 。其工程有以下特点。
因此,应用BIM技术进行 三维交底 精算 材料 工程量 模拟施工过程 优化材料周转方案 4D动态控制施工进度 ,应用 Midas. civil 优化支架设计方案,确保站场施工安全、质量、进度、成本达到预期目标。
图1 建设中的杭黄高铁和建德东站航拍

设计方案

本标段现浇梁梁体结构形式多样,梁跨及梁宽均不相同,相应荷载大小不一。根据支撑箱梁的荷载变化情况和截面形式变化情况,采用 手算 清华大学结构力学求解器 相结合的方法确定支架设计标准断面布置形式,完成建德东站所有支架的初步整体设计方案。然后采用 Midas. civil 2012 软件建立支架贝雷梁力学计算模型,进行钢管、贝雷梁等 重要支撑构件检算 ,并进行 钢管桩稳定性分 析,建立风作用下钢管支架的横向稳定性分析网。支架各构件力学性能与结构整体稳定性均要能满足设计要求,保证大桥支架安全稳定,受力合理。为下一步BIM三维建模工作的开展奠定力学基础。

图2 支架整体受力模型
三维建模 1 流程与思路
流程如图3所示,构建思路为:严格按照支架方案设计详图 1:1 建模,按照承台位置定平面位置,参照各承台顶面标高,建族实现各变截面空心桥墩、临时承台桩基、钢管、桥墩预埋钢板、连接螺栓、钢管横向联结结构、钢管纵向联结结构、砂筒、双拼I40b型钢垫梁、321型贝雷梁、I20b型钢分配梁、方木、竹胶板、箱梁,将族文件导入并安放在正确的位置,实现整个桥梁支架贝雷梁的模型的组装构建。

图3 支架三维模型构建流程
2 模型特性

模型建立具备如下特性。


图432 m简支箱梁支架模型
BIM应用 1 深化设计方案
支架设计方案采用二维典型剖面图控制,由于箱梁之间横向间距太小,在按照支架设计方案三维建模过程中,可能会出现贝雷梁重合,钢管位置冲突,贝雷梁在变截面处一端临空,摆放不到双拼I40 b型钢垫梁上等问题。三维建模过程中能发现这些问题,然后对应采取解决措施。
2 三维技术交底
利用三维BIM模型,通过计算机连接大屏幕投影720度无死角向工人展示虚拟施工对象,对照BIM模型一边讲述施工难点、重点、关键技术点、易出错点,一边实时操作放大缩小模型的细部结构构造,多角度全方位立体化呈现设计方案,帮助工人正确理解设计意图,建立预施工对象的感性认识,避免错误施工发生。

图5 细部连接构造模型
3 精细材料用量
建立精细化三维建模后,利用Revit提取工程材料数量,形成支架工程量采购清单,其量精确到每一个螺丝。采用BIM技术统计材料用量,不但有整体材料统计工程量清单,还有分联、分跨、分孔统计的工程量清单,可以实现快速提取计算汇总任意精确材料用量。配合项目部向零库存材料管理目标靠近。

图640b双拼工字钢、贝雷梁、20b工字钢模型


图7 150 mm x 100 mm方木、20b工字钢模型

4 虚拟施工

在实际施工实施前利用BIM模型在Revit软件中进行施工模拟。根据各跨桥墩的实际施工进度,预先详细安排现浇梁的工期。根据现浇梁工期进展,提前逐根安放钢管、贝雷梁、现浇箱梁,逐跨逐孔推演施工过程。结合工程施工经验,工程师虚拟过程中提前考虑相关问题,并一一提出解决预案。

5 动态控制施工进度
在计算机显示端动态模拟施工进度,直观的获取立体进度计划,在同一时间节点观察施工场地和位置是否合理,是否存在冲突,形象展示工程变化情况。通过4D动态模拟控制进度计划,分析各施工时间节点的人工、材料、机械设备需求量的变化,为人工、材料、机械设备的进场退场决策提供基础数据信息。
6 优化材料周转方案
材料周转利用时,精细化材料工程量信息以及4D动态控制进度计划信息非常关键,可结合工程实际进展状况,列出材料由第几孔现浇梁向第几孔现浇梁周转的详细方案,通过计算分析比较相邻两孔现浇之间的工程材料差值,提出周转实施的可行性,并列出详细周转孔之间的材料补充量清单或者材料富裕量清单。一方面确保材料周转的可行,另一方尽量提高每一套支架、贝雷梁、模板的周转次数,实现材料周转方案的合理优化,充分利用支架、贝雷梁、模板等材料。材料的周转优化方案也是动态变化的,根据现场的实际情况可以增加或者减少周转材料的套数,以满足目标工期的要求。

图8 动态模拟演示

运用 Revit 建族功能 可以实现精确构建支架贝雷梁全桥整体三维信息模型,可以实现精确提取支架贝雷梁等临时工程的材料量,可以通过虚拟施工预先分析查找施工中的问题,可以实现工程进度的动态控制,对照三维模型和横道图分析进度计划的合理性,分析人工、材料、机械设备动态的需求变化,为其进场退场的决策提供参考依据,同时为材料的周转优化方案实施提供基础性信息。缺陷是如果BIM模型所占内存空间过大,施工战线拉得太长,在计算机上显示的效果就无法保证,因此无法实现多座大桥的支架信息集成。


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