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BIM如何用于大跨径梁桥设计？看完案例你就懂了

发布于：2021-05-20 16:12:22

首页/BIM专题

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以连续刚构梁桥作为研究对象，该桥梁全长780.7m，跨度布置为T形简支梁（120m）+预应力混凝土连续刚构箱梁（350m）+T形简支梁（300m），主桥跨布置如图1所示，为三跨预应力混凝土连续刚构梁桥。桥梁箱梁、装饰板采用C55混凝土，主墩横隔板、主墩实心、主墩空心采用C50混凝土，承台、基桩采用C30混凝土，纵向钢束采用ASTM-A416。作为大跨径变截面连续刚构箱梁桥，桥梁箱梁节段共存在24种不同尺寸，因此划分24个施工阶段，浇筑需从桥梁下部结构与0号梁段开始，以此依次浇筑至20号梁段，同时浇筑21、23号梁段，分别为中跨梁段与边跨梁段，随后进行22号边跨梁段浇筑，最后浇筑合龙梁段完成施工。

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BIM技术应用

采用Revit软件进行桥梁BIM核心建模，为提升设计效率，工程基于Revit针对性开发了全自动建模程序RevitAPI，程序以API命令创建，RevitAPI可在桥梁设计中提供建模相关的施工阶段、材质、族类型名、族名、节点及创建方式等命令，可实现BIM模型的一键生成。在具体的设计中，需结合桥梁的结构施工组织开展图纸设计，以此整理出纵向钢束和桥梁结构的数据文件，文件格式为JSON，包括主墩各部分、基桩、箱梁、承台、纵向钢束。随后打开Revit软件，开展结构样板项目文件的新建，以此辅以全自动建模程序即可自动生成全桥模型，部分操作如图2所示。

全桥模型由主墩各构件、变截面箱梁、纵向预应力钢束、基桩组成，采用支撑族和结构框架-梁创建变截面箱梁，通过结构柱族创建承台和基桩、主墩各构件，采用公制体量族创建纵向预应力钢束，全部构件的族由程序自动载入到打开的项目文件中，全桥模型即可自动生成。全自动建模程序的引入使得BIM技术能够更好地用于大跨径梁桥设计，具有强大渲染功能的Revit软件也能够更为直观地展示工程效果，辅以专业渲染软件开展高精度的渲染，如应用3Dmax软件、Lumion软件，即可得到质量更高的工程效果图。

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设计要点

在BIM技术支持下，连续刚构梁桥基于BIM模型的设计主要体现在工程量统计、碰撞检查、图纸输出、协同工作、施工模拟共五个方面。工程量统计主要基于具备自动统计工程量功能的Revit软件实现，共涉及工程量统计参数23个，选择4个参数进行统计，包括族、材质（名称）、材质（体积）、长度，以对主墩各构件、基桩和承台（结构柱）、变截面箱梁（结构框架）进行自动工程量数量统计，即可得到工程量统计明细表；碰撞检查可为设计错误核查提供支持，通过对模型的整合，施工错误出现几率可大幅下降。碰撞检查仍需要基于Revit软件开展，以此运行碰撞检查操作界面，即可基于冲突报告对碰撞图元的ID号和类别进行分析，并核实碰撞位置。在该大跨度连续刚构梁桥工程案例中，经碰撞检查发现，施工阶段存在五类碰撞问题，包括直接发生交错的对象间实体碰撞、为满足安全需求和预留维修空间的构件间最小间距要求而出现的延伸碰撞、施工工序错误引发的程序性碰撞、影响正常功能实现的功能性碰撞、影响系统变更和扩建的未来可能发生碰撞，由此针对性优化设计，设计水平得以进一步提升；图纸输出在完成BIM建模和BIM组件信息输入后，即可随之输出BIM施工图纸，这一过程需做好标题栏的制作和加载、视图创建、标记标注和图表整理等工作，同时还需要进行出图模板设置，直接生成用于施工的二维图纸。在修改模型后，软件可自动修改二维图纸，设计工程量因此大幅减少。以梁施工图为例，主要内容包括梁配筋图和模板图，注释内容与配套族需在设置中得到重视，标注梁和参数设置也不容忽视。具体的图纸布置需关注标准图框的事先准备、加长图框的针对性选用、图纸比例的控制；协同工作需基于Revit提供的协同方式，即基于链接模型或工作集实现的协同，由此在计算机网络支持下，桥梁设计即可由多成员共同完成，具备协同性、开发性、异地性、异步性、动态性、群体性、并行性等特征。在具体的三维协同建模设计过程中，工程在协同模式设置、CAD图纸交互、项目信息沟通、族文件调用方面投入了大量精力，并最终取得了令人满意的成果；施工模拟结合时间进度和三维模型展开，施工方法优选得以获得有力支持，为开展施工4D模拟，工程采用广联达的BIM5D软件，模拟流程为：“现场建筑数据→BIM模型自动更新→3D施工实时模型→施工进度/已完成构件→进度计划待执行部分/3D模型待施工部分→进度和模型链接技术平台→4D模拟待施工作业→现场施工”，BIM技术的优势得以更好发挥。