[分享]京张铁路转体连续梁桥BIM应用

发表于2019-09-09    145人浏览    1人跟帖    复制链接  只看楼主

近年来,随着BIM基本理论和应用实践的大力推广,BIM在桥梁施工中的应用已越来越广泛。在桥梁工程施工阶段应用BIM可达到建立资源计划、控制资金风险、降低施工成本提高施工效率的目的。新建京张铁路新保安高架特大桥(40+56+40) m转体连续梁桥跨京包铁路,施工难度和危险性系数较高,为有效确保转体桥安全顺利施工,在施工阶段中采用BIM技术,通过应用BIM三维可视化技术交底、材料工程量统计、四维虚拟施工模拟、三维设计出图及碰撞检查功能,有效提高了工程精细化管理水平,加快了工程施工速度,确保了工程安全施工,为类似工程BIM应用提供一定的参考和借鉴。
图1 京张铁路新保安高架特大桥连续梁成功转体、合龙

工程概况

新建北京至张家口铁路是京津冀一体化建设的重点工程,是我国举办2022年冬奥会的快速通道。京张铁路新保安高架特大桥转体连续梁设计为一联(40+56+40) m预应力混凝土桥,该桥跨越京包双线铁路,与既有铁路交角55°,桥梁基础采用桩基础,桥墩为圆端型实体墩,上截面为变截面单箱单室结构,在370#, 371#主墩顶设置转动球铰,主梁在平行于京包铁路两侧采用悬臂灌注法施工,浇筑完成后形成2个54 m、重量分别为2600 t 的T构,通过采用墩顶转体法转体55°实现合龙。

BIM原因

该转体桥是国内时速350 km高速铁路第一座采用墩顶转体的连续梁,靠近临近既有线施工,采用墩顶转体施工难度较大,施工危险性系数较高。采用BIM技术可提前模拟连续梁桥现场施工,分析施工危险源,提高施工安全性;同时,还可精确提取材料消耗量、三维可视化技术交底、三维设计出图,提高项目精细化管理水平,加快工程施工速度,降低工程施工成本。
BIM应用

1
关键构件精细化建模

球铰是转体桥的核心构件,在工程施工中球铰安装顶面任两点高差不能大于1 mm,中心纵横向误差不能大于1 mm,施工安装精度要求较高。为确保球铰安装精度,在施工阶段,利用Revit对球铰构件进行精细化建模,见图2,通过利用1:1的精细化模型,对工人进行三维可视化技术交底,确保球铰施工质量满足施工要求。同时,为确保挂篮安装顺利,提高挂篮安装速度,对菱形挂篮进行精细化建模见图3,并对模型进行拆分,对施工人员进行安装顺序说明,有效确保挂篮安装质量,提高挂篮安装速度。

图2 球铰三维立体可视化模型

 图3 挂篮精细化模型

2
材料工程量统计

新建京张铁路转体连续梁桥的计价模式为工程量清单计价,且均采用综合单价形式。材料种类繁多,数量庞大,常规管理较困难。利用BIM材料工程量统计功能,在桥梁施工阶段,分别对桥梁的钢筋、钢绞线、混凝土总量和阶段性材料消耗量进行统计,以工程总量作为现场施工材料采购的控制指标,有效控制材料浪费,降低工程施工成本,为实现物资材料精细化管理提供依据。

 

3
BIM可视化技术交底应用

BIM在可视化施工方面的应用主要表现在:利用3D模型展示建筑工程实体构件。新建京张铁路通过利用施工图纸+可视化模型技术BIM模型与移动设备结合BIM模型+施工工艺文档,以3D实体模型对施工人员进行技术交底,见图4,使管理人员和作业工人深刻领悟设计意图,掌握施工方法,从而避免因理解错误造成的返工现象,大大提高了工程交底效率。

图4 三维可视化技术交底

4
施工方案比选

京张铁路转体连续梁桥0#块支架可选择满堂支架(见图5)和预埋牛腿临时支架(见图6)两种施工方法,针对转体桥0#块支架施工,提前利用BIM对满堂脚手架和预埋牛腿临时支架两种施工方案进行对比模拟分析,通过BIM对两种不同施工方案的动态模拟,综合分析两种不同施工方案材料消耗量(由BIM直接导出)、工程施工成本,最终确定连续梁0#块采用预埋牛腿临时支架施工较合理。

图5 满堂脚手架施工

图6 墩身预埋牛腿支架施工

5
BIM施工模拟

BIM技术可进行3D、 4D虚拟施工模拟,新建京张铁路转体桥采用BIM技术,首先对项目的重难点关键施工工序,主要包括球铰安装工艺、挂篮安装施工工艺、转体连续梁桥0#块支架施工工序、边跨及中跨现浇段施工工序进行了细致的动态模拟;其次将桥梁整合模型与工期进度时间结合,实现了基于时间维度的四维虚拟施工模拟,通过模拟达到了合理配置资源,及时了解施工进度的目的。
京张铁路转体连续梁桥BIM应用_1
图7 球铰安装施工动画模拟图

(1)转体桥核心构件——球铰安装施工模拟
转动球铰施工安装精度要求较高,为了使施工作业人员明确施工流程、保证施工精度,建立球铰转盘、上下球铰等参数模型,对球铰安装进行施工动态模拟,保证施工质量和进度,见图7
(2)挂篮安装施工工艺模拟
挂篮安装风险性系数较高,为提高挂篮安装速度,确保现场施工安全,利用BIM技术预先对挂篮三维立体拼装进行演示,并详细分析挂篮各部位型钢参数、梁柱节点加固方式,使现场施工人员明确安装注意事项,确保施工安全。
(3)转体连续梁桥0#块支架施工模拟
在建立0#块支架模型的基础上,重点对支架的安装过程进行动态施工模拟,见图8,通过模拟演示使施工人员充分理解支架施工过程和质量卡控点,确保临时支架施工质量。
(4)边跨及中跨现浇段施工动态模拟
为细化、规范边跨及中跨现浇段施工,重点对边跨及中跨合龙段施工进行三维动态模拟演示,见图9,提高了边跨及中跨工程施工质量。
(5)4D施工进度控制与分析
结合项目实际工期安排,通过BIM进度模型,综合评估施工进度情况,使项目管理人员及时发现施工滞后问题,及时采取措施,进行纠偏调整。
图8 转体连续梁桥0#块支架施工模拟
图9 边跨及中跨现浇段施工动态模拟
6
碰撞检查
碰撞检查是BIM技术的关键应用点之一,结合建立的三维模型和项目的实际需要进行设计碰撞检查,碰撞检测包括整体桥梁的检测和部分构件间的检测,通过检查发现0#梁段腹板与转体反力墩存在碰撞冲突,同时,利用Navisworks软件对钢筋及钢绞线模型进行碰撞检查并生成碰撞报告,通过提前发现碰撞点,合理调整钢筋及钢绞线安装位置,避免后期返工。
京张铁路转体连续梁桥BIM应用_2
京张铁路转体桥项目,通过应用BIM排除了95%的图纸错误,避免了90%的返工,提高了10%的施工进度,减少了人、材、物的浪费,工程施工质量、安全管理水平显著提高,大幅提升了公司精细化管理水平,节约成本约50万元。同时,依托BIM顺利实现了国内时速350 km高速铁路第一座采用墩顶转体连续梁桥的顺利合龙,极大地树立了公司的外部形象,取得了良好的经济和社会效益。                                                                        


分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2019-09-09   |  只看该作者      

2

想获得更多干货,赶快扫码加入QQ群吧!

bccf4b767d708399863d0126ed2dbc8


登录后才能评论,评论超过10个字,有机会获得筑龙币奖励!

分享