【《BIM技术在大桥中的应用实例分析》6100字】

BIM技术在大桥中的应用实例分析目录TOC\o"1-3"\h\u30054BIM技术在大桥中的应用实例分析 1314851.1项目简介 128091.1.1BIM实施目标 2269291.1.2项目难点 247881.1.3准备工作 2157651.2参数化构件族库的建立 3109761.3桥梁结构BIM建模标准流程 4114291.3.1总体思路 4205021.3.2上部结构建模流程 667751.3.3下部结构建模流程 13205861.3.4附属结构建模流程 1755641.3.5整桥模型实例化 18237961.4利用BIM技术进行技术方案优化 1970921.5利用BIM技术进行施工模拟 20216141.6施工管理应用 221.1项目简介本桥为宿迁市中部起点位于宿迁市宿豫区与徐州市新沂市交界，跨信江特大桥—象山大桥为跨越信江河道而设。大桥设计全长59.862Kmm，桥梁整幅布置，桥宽26.5ｍ。主桥采用1-（80+160+80）m预应力混凝土连续梁钢箱拱肋组合桥跨越信江河道，两侧引桥采用3×40m、4×40m预应力砼等高连续箱梁。主桥桥梁桩号均位于直线上。主桥纵断面纵坡为-0.5%，桥上不设变坡点。主桥上部结构为（80+160+80）m预应力混凝土连续梁钢箱拱肋组合桥，组成部分有主梁，主桥下部结构主墩采用V型实体墩桩基承台结构，钻孔灌注桩基础，每墩4×5根桩。主桥为大跨度预应力混凝土V构连续梁——钢箱拱肋组合体系，是典型的深水、大跨、钢结构、组合体系复杂桥梁。所以在本桥实施过程中采用BIM技术，在设计阶段对桥梁进行参数化桥梁模型的建立；在施工阶段，引入材料、施组工序对施工过程进行施工模拟。具体如下图1.1所示。图1.1大桥立面图Figure1.1Elevationofthebridge1.1.1BIM实施目标(1)提高设计质量，避免工期延误，节省建造成本;(2)优化施工工序，准确高效地表达施工意图;(3)开发BIM基础构件库，实现BIM模型的快速智能装配;(4)提出《桥梁结构BIM建模标准流程》1.1.2项目难点由于桥梁曲线建模需求的复杂性，无法正确管理Revit软件，并且BIM应用更加困难。解决方案：作为该项目的一部分，我们在Dynamo和Revit的背景下研究了一系列桥梁建模解决方案，并解决了在Revit中创建桥梁的问题。Dynamo数据以及与Revit的无缝连接，数据建模和智能部署已实现，从而减少了重复并提高了生产效率。1.1.3准备工作(1)建立BIM团队建立一支目标明确、协调统一的团队是保证BIM得以成功实施的关键。为此本项目建立专门的BIM应用团队。如下图1.2所示为BIM团队结构图。图1.2BIM团队结构图Figure1.2BIMteamstructurediagram(2)BIM软件选择在不同类型的建设项目中，BIM应用程序需要在精确建模的基础上选择相应的软件，以提高效率，例如，由于曲线建模的需求和复杂性，模型通常是使用Bentley系列制作的，但是由于通用系列的限制，可以使用Revit软件对其进行建模，但是由于Revit软件无法对复杂曲线进行建模，使用Dynamo插件进行建模，该模块包括主板，主板的钢筋和主板的波纹管，下面的图1.3显示了软件平台。图1.3BIM软件选择Figure1.3BIMsoftwareselection1.2参数化构件族库的建立为创建公路基础结构典型构件的参数化族库，根据项目特点族库类型大致分为四种:附属结构、下部结构、引桥上部结构、主桥上部结构，共计205个。如下图1.4所示为参数化族库。图1.4参数化族库Figure1.4Parametricfamilylibrary相同的构件通过修改参数可进行重复使用，因此建立族库可以大幅度提高BIM设计效率，节省了大量的时间。如下1.5所示为修改参数进行尺寸标注，图1.6为桩基的参数设计。图1.5修改参数进行尺寸标注Figure1.5Modifyparametersfordimensioning图1.6桩基的参数设计Figure1.6Parameterdesignofpilefoundation1.3桥梁结构BIM建模标准流程BIM技术是以模型为基础的，BIM数据的创建需要选择合适的建模软件工具并掌握相应的建模技术。作为BIM实施的第一步，BIM模型的创建为下阶段施工方案仿真及优化提供基础数据，对BIM的成功应用和推广具有重要的意义。1.3.1总体思路选用AutodeskRevit系列建模软件，以通过审查的有效图纸为数据来源进行建模。1)根据项目实际情况，将桥梁结构按照结构部位进行拆分。主要分为上部结构(又分为引桥和主桥)、下部结构、附属结构(如下图)，各个部分分别建模，然后整合模型，施工模拟。如下图1.7为桥梁结构的拆分。图1.7桥梁结构的拆分Figure1.7Splittingofbridgestructure(2)关于族的命名从两方面定义族，包括族名称和族类型。如下图1.8所示为族类型定义构件的类型。图1.8族类型定义构件的类型Figure1.8Thetypeofthefamilytypedefinitioncomponent如下图1.9所示为标记定义构件的详细参数:图1.9标记定义构件的详细参数Figure1.9Markthedetailedparametersofthedefinitioncomponent1.3.2上部结构建模流程1.主体模型由于桥梁主体的复杂曲线造型及参数化需求，我们在本项目中借助Dynamo插件进行建模，包括主桥、主桥钢筋、主桥波纹管等。如下图1.10为主桥上部结构建模流程图。图1.10主桥上部结构建模流程图Figure1.10Modelingflowchartofthemainbridgesuperstructure(1）根据图纸，查看主桥结构的图纸位置和观察主桥结构规则，方便划分族创建数量及参数属性。如下图1.11为主桥结构的划分与创建(2)创建标准箱梁。如图1.12所示为标准箱梁的创建图1.11主桥结构的划分与创建Figure1.11Divisionandcreationofthemainbridgestructure图1.12标准箱梁的创建Figure1.12Creationofstandardboxgirder(3）利用模型线绘制顶部轨迹。利用体量绘制底部控制线，利用箱梁的高度数据确定点的位置，绘制体量线。创建箱梁分割轴网。如下图1.13所示利用模型线绘制顶部轨迹图1.13模型线绘制顶部轨迹Figure1.13Modellinedrawingtoptrajectory(4)利用DY节点生成箱梁，测试标准箱梁可行性。如下图1.14所示图1.14DY节点生成箱梁测试标准箱梁Figure1.14DYnodegeneratesboxgirderteststandardboxgirder(5)根据图纸，创建标准箱梁的钢筋。如下图1.15创建标准箱梁的钢筋图1.15创建标准箱梁的钢筋Figure1.15tocreateastandardboxgirderreinforcement(6)利用DY节点生成箱梁，生成标准箱梁及钢筋，并调整箱梁的腹板和底板厚度;调整好后镜像箱梁及钢筋，修改第三跨21#节箱梁长度。(7)修改标准钢筋变化部分的钢筋布置。(8）修改末端部分异形箱梁混凝土结构及钢筋布置，如下图1.16所示。图1.16末端部分异形箱梁混凝土结构及钢筋布置Figure1.16Theendpartofthespecial-shapedboxgirderconcretestructureandreinforcementarrangement(9)利用体量族确定主桥结构顶部标高，根据开始、末端及支座标高，确定点的位置生成体量线，箱梁根据导入的体量线起拱。如下图1.17所示为主桥结构顶部标高。图1.17主桥结构顶部标高Figure1.17Theelevationofthetopofthemainbridgestructure(10)调整坐标及桥梁方向，根据下部结构的位置调整主桥路面的位置和方向。如下图1.18所示为调整坐标及桥梁方向。图1.19所示为主桥波纹管的运用。图1.18调整坐标及桥梁方向Figure1.18Adjustcoordinatesandbridgedirection图1.19主桥波纹管的运用Figure1.19Applicationofmainbridgebellows2.引桥根据图纸绘制标准梁段轮廓，然后根据轮廓生成标准梁段，创建湿接缝、横隔板、现浇横梁、预制端横梁等参数，最后在项目平面上布置构件，并把上部结构调整为对应的标高。(1）新建参数化轮廓族，创建箱梁截面内外轮廓。如下图1.20所示。图1.20创建箱梁截面内外轮廓Figure1.20Createboxgirdersectioninnerandoutercontours(2)箱梁参数化建族。根据外轮廓创建实心箱梁，再利用内轮廓进行扣洞。如图1.21所示。图1.21箱梁参数化建族Figure1.21Boxgirderparametricfamilybuilding(3）新建公制结构框架族，创建横隔板、湿接缝、现浇横梁、预制端横梁及后浇带等参数化族。(4)在平面上放置各构件，形成完整一跨。如下图1.22所示。图1.22平面构件布置图Figure1.22Planecomponentlayout(5)连接相邻的两跨，并偏移到相应的标高。(6)按照路面尺寸及标高在箱梁上方布置路面。如下图1.23所示为箱梁上方布置路面尺寸及标高。图1.23箱梁上方布置路面尺寸及标高Figure1.23Thesizeandelevationoftheroadsurfacearrangedabovetheboxgirder1.3.3下部结构建模流程1.下部结构建模流程流程图，如下图1.24所示。熟悉下部结构图纸熟悉下部结构图纸提取盖梁相应数据根据DY节点，生成桥墩模型提取桩基相应数据根据DY节点，生成桩基模型提取承台相应数据根据DY节点，生成立柱模型提取桥墩相应数据根据DY节点，生成承台模型提取立柱相应数据建立系梁、挡块、垫石、支座、钢板、橡胶块模型根据DY节点，生成盖梁模型图1.24下部结构建模流程流程图Figure1.24Flowchartofsubstructuremodelingprocess2.具体流程(1）根据图纸了解下部结构相应图纸的大概位置，方便查找。(2）提取图纸里桩基的坐标数据、标高、桩长、编号，建立相应的Excel表格。如下图1.25所示为桩基数据的生成Excel表格图1.25桩基数据的生成Excel表格Figure1.25Excelspreadsheetforpilefoundationdatageneration(3）建族。(4）编写相应的Dynamo节点脚本，导入Excel表格，运行生成桩基，确定模型的位置和形状。如下图1.26所示为Dynamo编写确定模型的位置和形状图1.26Dynam编写确定模型的位置和形状Figure1.26Dynamoprogrammingtodeterminethepositionandshapeofthemodel(5)根据图纸找出承台与桩基间的关系，根据已知桩基的坐标数据计算出相应承台的坐标，根据图纸上承台的其他数据如偏移标高、承台高，完善生成承台的数据。(6）根据图纸，建立相应承台的参数化族。(7)由于承台相应族有些不同，按类似生成桩基的Dynamo。节点脚本基础上添加相应的分支，然后把表格的数据根据智能提取功能节点,提取不同族相对应不同的表格数据，从而生成承台的模型。如下图1.27所示为承台模型的生成。图1.27承台模型的生成Figure1.27Generationofcapmodel(8）在第一个桩基的坐标数据表的基础上根据引桥立柱与相应桩基的关系，两者坐标相同，复制一个桩的Excel表格，在其基础上修改，生成表格。(9）复制一份桩基的Dynamo节点脚本，加以修改，导入Excel表格里的数据生成对应的立柱。(10)根据桥墩与桩基的关系计算桥墩坐标。(11)根据图纸，建立相应桥墩的族。(12)使用类似生成承台的Dynamo节点导入数据表生成相应桥墩位置后，调整其位置。如下图1.28所示为桥墩位置的生成与调整图1.28桥墩位置的生成与调整Figure1.28Generationandadjustmentofpierposition(13）根据桥墩、立柱的数据和桥墩、立柱与盖梁的关系，计算盖梁的坐标数据，生成对应数据表。(14)根据图纸，建立相应类型的族。(15)使用Dynamo节点导入数据生成盖梁模型。如下图1.29导入数据生成盖梁模型。图1.29导入数据生成盖梁模型Figure1.29Importdatatogeneratecapbeammodel(16)根据图纸，画出相应引桥的桩间系梁与柱间系梁，给予标记命名。如下图1.30所示为引桥的桩间系梁与柱间系梁。图1.30引桥的桩间系梁与柱间系梁Figure1.30Tiebeamsbetweenpilesandtiebeamsbetweencolumns(17)根据图纸，建立相应的挡块、垫石、支座、钢板、橡胶块的族，并摆放相应位置且加以标记命名。如下图1.31所示为挡块、垫石、支座、钢板、橡胶块的族。图1.31所示为挡块、垫石、支座、钢板、橡胶块的族Figure1.31showsthefamilyofblocks,cushions,supports,steelplates,andrubberblocks1.3.4附属结构建模流程根据附属结构图纸建族，然后将族进行摆放。如下图1.32所示为附属结构图纸建族。图1.32所示为附属结构图纸建族Figure1.32showstheancillarystructuraldrawingstobuildafamily如下图1.33是将族进行摆放。图1.33族进行摆放Figure1.33Familyplacement1.3.5整桥模型实例化将上部结构(又分为引桥和主桥)、下部结构、附属结构模型全桥拼装，整合模型，最终得到桥梁的整体模型。如下图1.34所示为桥梁的整体模型图1.34桥梁的整体模型Figure1.34Theoverallmodelofthebridge将桥梁模型与与实际地形地貌相结合，得到可应用于施工阶段的三维实景模型。1.4利用BIM技术进行技术方案优化BIM模型建立后，软件根据BIM模型中各专业构件的空间关系，自动查找设计方案中的“错缺碰漏”，从多个维度发现项目实施中可能会发生的问题，予以优化解决。经过BIM设计施工前评估，项目在施工前杜绝“错缺碰漏”问题，提高质量，避免因设计变更等问题导致的工期延误，并节省成本。(1)图纸审查:基于建立完成后的模型，我们可以进行图纸审查，例如下图1.35所示，在建模过程中发现该位置与主梁立面尺寸不符，为变更图纸提供依据。图1.35图纸审查Figure1.35Drawingreview(2)碰撞检查该模型可以有效地解决设计过程中可能发生的碰撞问题，并有效解决设计过程中可能发生的碰撞问题。在实施BIM模型后，该软件会根据BIM模型的各个专业组件之间的空间关系，在设计图中自动识别“错误，泄漏”，提高了质量，并避免了因施工造成的延误和节省设计变更成本等问题。如下图1.36所示为碰撞检查情况。图1.36碰撞检查情况Figure1.36Collisionchecksituation1.5利用BIM技术进行施工模拟桥接工作通常很复杂，传统的施工程序以相对静态的文本和图像来表示施工过程，如果不表达意图选择和研究施工程序一般和视觉工作就很难比较。借助BIM模型，对难度很大、复杂的施工节点和独特结构的建筑工程分解进行仿真可以实现合理的施工程序，并且在现场制作动画模拟实体，可以准确有效地表达施工意图。（1）施工交底传统的施工交底是基于对二维平面的理解以及对人类空间的三维想象力，但是，三维空间的想象能力是有限的，这要归功于三维空间的模型。BIM可视化、所有者、构建者和其他参与者可以通过在模型中查看，并充分了解整个项目以及项目的详细信息来进行完成。由于该项目钢量大，可能会降低建筑强度，BIM用于预先放置钢筋，从而给工人对顺序和位置进行很好的把握。(2)桥梁架设施工模拟对一些设备的安装吊装，预先在BIM软件中进行可视化模拟，对设备尺寸、安装走向、安装顺序等有一个预演，进而择优选择方案，在实际施工中一次性安装成功，避免返工。如下图1.37所示为桥梁架设施工模拟。图1.37为桥梁架设施工模拟Figure1.37showsthesimulationofbridgeerectionfacilities(3)复杂施工节点模拟桥梁桥接工作通常很复杂，传统的施工程序以相对静态的文本和图像来表示施工过程，如果不表达意图就很难比较，选择和研究施工程序。通过BIM模型和支撑的设计信息，对零件进行分析仿真，例如施工难度大，施工节点复杂和结构独特的零件，从而得出合理的施工程序，并现场制作模拟动画，准确有效地表达施工意图。如下图1.38、1.39所示为复杂施工节点模拟图1.38复杂施工节点模拟Figure1.38Complexconstructionnodesimulation图1.39复杂施工节点模拟Figure1.39Complexconstructionnodesimulation（4）精确控制组件的具体数量：在Revit软件中完成每个元素的建模后，可以自动生成有关每个元素的信息，包括族名、类型名、数量、总数等，添加详细列表。1.6施工管理应用建立了一个基于三维真实场景模型的项目管理平台，结合了地理信息系统（GIS）的强大现场处理功能，以确保工程管理之间的协同作用5D施工和项目参与者。项目管理平台如下图1.40所示。图1.40项目管理平台Figure1.40ProjectManagementPlatform(1)施工进度管理当前的进度管理方法通常使用作业日志或手动统计之类的方法来衡量实际的作业进度，这是对工作进度的粗略了解，而现场检查是一种该系统根据管理平台制定的施工计划，收集与每天或每个阶段沟通的工程有关的信息，并根据施工阶段实时报告工程进度施工计划，并通过系统对计划和进度进行比较分析。加速或调整计划以实现对工作进度的二维三维管理，BIM模型根据每个元素分配截面，与执行计划相关联，模拟执行节奏，提前检测不合理的执行节奏并进行调整计划。如下图1.41所示为施工进度模拟。图1.41为施工进度模拟Figure1.41showstheconstructionprogresssimulation(2)进度总体把控现场管理人员可携带手机等移动端，拍摄现场的进度动态照片，采集进度的第一手资料。移动端拍摄的现场进度照片，通过云空间同步到PC端，项目各参与方人员均可通过PC端进行现场进度的查看，了解现场的真实进度信息。如下图1.42所示为进度总体把控。图1.42所