淺談BIM技術在系桿拱橋施工中的應用

張洋

（中鐵四局集團鋼結構建筑有限公司 安徽合肥 230000）

1 引言

BIM（Building Information Modeling）技術已被國際工程界公認為建筑產業革命性技術，住房和城鄉建設部在《2011～2015年建筑業信息化發展綱要》中明確提出“十二五”期間將重點推廣BIM、協同等新技術在工程中的應用。我國在建筑行業已陸續使用BIM技術，尤其是結構復雜、工程巨大的房建項目，現已取得了一定的成效。但對于橋梁的建設，BIM技術基本還處于初步探索階段，應用案例相對較少。本文以鄭萬鐵路南段跨鄭堯高速下承式鋼管混凝土系桿拱橋為基礎，針對大跨徑、小夾角的現場施工壞境，采用BIM技術合理優化施工內容，確保施工任務科學高效、有序安全的完成。

2 工程背景

本項目為1～140m下承式鋼管混凝土系桿拱橋，橋跨鄭堯高速，起訖墩號為371#～372#，線路與鄭堯高速公路夾角為30°，為1孔1～140m下承式鋼管混凝土系桿拱橋特殊結構。

基礎為鉆孔灌注樁，矩形橋墩，拱橋設計采用單箱三室預應力混凝土箱型截面，橋面箱寬17.8m，梁高3m，吊點處設橫梁，系梁縱向設30束13-7φ5、50束15-7φ5預應力筋，橫向在底板上設3-7φ5的橫向預應力筋，橫隔板上設4束9-7φ5預應力筋。

橋面系梁全長144m，拱肋平面矢高28m，拱肋采用拋物線線型，拱肋橫截面采用啞鈴形鋼管混凝土截面，沿程等高布置，鋼管直徑為1300mm，由厚20mm的鋼板卷制而成，每根拱肋的兩根鋼管之間用δ=16mm的腹板連接。每隔一段距離，在圓形鋼管內設加勁環，在梁腹板間設對拉拉桿拱肋在橫向內傾8°，形成提籃式。

圖1 系梁箱體處截面圖（單位：cm）

圖2 系桿拱橋立面、平面布置圖（單位：cm）

3 BIM技術應用

3.1 基于BIM模型工程量統計、復核

圖3 系桿拱橋橋位平面布置圖（單位：cm）

BIM技術應用的基礎是建筑信息模型，利用Revit、Tekla等相關建模軟件完成系桿拱橋的建模工作，從二維的圖紙信息轉化為三維的模型信息；通過相應單位構件模型可以得到體積、質量等相關信息，與圖紙設計量進行比較可以發現圖紙設計量與BIM工程量之間的差距，如表1、表2所示；表1中混凝土結構工程量差值百分比均在10%以內，表2中鋼拱肋分節段工程量匯總表差值百分比均大于10%，據此數據項目與設計單位進行溝通、進行差量補記。

表1 混凝土結構工程量匯總表

表2 鋼拱肋分節段工程量匯總表

3.2 施工全過程動態模擬

BIM技術在施工模擬方面優勢明顯，本項目系桿拱橋難度在于大跨度、小夾角，現場支架搭設、場地布置及施工組織方面難度很高；方案編制整體直觀度不高，通過利用BIM技術對施工全過程進行動態模擬，將施工節點合理化、風險項提前預知。

另一方面，施工模擬也可作為方案評審的重要組成部分之一，依據施工具體的工序流程，從系梁支架搭設開始、到拱肋支架拆除結束，利用Navisworks對模型的全生命周期進行詳盡模擬。通過動態的方案模擬，亦提前反映、規劃了項目部的生產建設計劃，也讓方案評審的過程更加直觀、流程更加明確。

圖4 施工全過程動態模擬截圖

3.3 施工重難點工序模擬

針對施工過程中具體關鍵點和相應高難度施工工藝，運用BIM技術對橋下支架搭設、拱肋混凝土壓注及保通（交通導流）方案等相關內容進行了工序模擬；并將工序模擬成果收集整理、以3D技術交底的形式下發給現場相關人員；通過特定工序模擬內容，使原本抽象、不易理解的施工工藝更加直觀的展現出來。

圖5 施工重難點工序模擬截圖

4 結語

本項目通過BIM技術的應用，在設計工程量復核工作方面效率高，對于成本控制、材料調配方面有著極大的幫助；過程模擬中的相關內容，及時得預發現了相關問題、提早解決，確保現場施工安全有序的完成。BIM技術的應用，一方面提升了現場施工效率，另一方面確保現場施工過程有序化、信息化、規范化。

系桿拱橋中BIM技術的應用亦有不足，后續計劃中，項目著手于三維實景建模方向的內容，利用施工現場實際的地形數據，優化施工方案，進一步挖掘BIM技術應用的潛力。

[1]壽文池.BIM環境下的工程項目管理協同機制研究.重慶大學，2014，05.[2]李勇，管昌生.基于BIM技術的工程項目信息管理模式與策略.工程管理學報，2012，09.

[3]李小和，孫新鋒，王民煥.鐵路（60+128+60）m系桿拱連續梁施工技術[J].橋梁建設，2009（5）：53～56.

[4]嚴颯鋒.貝雷梁支架體系在混凝土系桿拱橋施工中的應用[J].鐵道建筑，2010（10）：14～16.

[5]李曉波.汀泗河特大橋1～140m鋼箱系桿拱施工技術[J].鐵道建筑技術，2009，1：38～39.