BIM技術在鐵路橋梁模板施工管理中的應用研究

文/張勛鵬 中鐵十局集團青島工程有限公司 山東青島 266011

1、工程概況

以某鐵路橋梁工程為例，該工程為某鐵路工程特大橋的一部分，全長14.45km，管內包含了3 處連續梁、1 孔非標梁，其他為T 梁。結合區域內的地質地形條件，本工程基礎結構多采用鉆孔灌注樁，樁基直徑存在著大小的差異。在橋梁墩部結構中，采用雙線圓端形實體橋墩、雙線圓端形固定橋墩，而整個橋臺結構采用雙線一字形橋臺。在本工程中，包含的樁基結構較多，且整個混凝土施工面積較大，模板施工具有復雜性。

2、基于BIM 的鐵路橋梁參數化模型創建

在鐵路橋梁模板施工過程中，參數化模型的建立要根據工程的設計圖紙，應用Revit 軟件來構建完善的BIM 模型，在該模型內，包含了鐵路橋梁工程的所有信息以及具體的細化模型，比如樁基、承臺、墩身、模板等。在實際的施工過程中，根據工程建設的要求，實現模型的深化設計，保障在鐵路橋梁工程中，所有的施工工藝等能夠達到工程的質量標準。在建模之前，要對橋梁中所包含的各種構件等加以詳細劃分，并創建相應的分構件族，應用尺寸標注法在模型內添加各種參數，形成模板塊，如圖1所示。

在應用BIM 模型進行T 梁的模型創建者紅，要充分應用Revit 軟件，該軟件本身具有建筑設計、MEP 工程、結構工程與施工領域等多方面的功能，在橋梁工程中的應用中，尤其在變截面箱梁中，由于其本身缺乏系統族，需要單獨應用拉伸、融合、旋轉、放樣與放樣融合的方式來進行模型的創建，在T 梁模型的創建中，要充分應用Revit 軟件來實現。T 型梁模板的創建過程中，需要進行T 梁的參數化，參數化主要包含了兩種方式，前者將盡量多的截面構造相似的構建封裝于一個族中，這種參數化方式的優勢是適用性較高，而缺點是控制參數相對較多且相對復雜，而另一種參數化方式主要是根據截面的差異性，將構件在不同的族類型中加以封裝，這種方式下，其控制參數相對較少，使用方便，但是其適用性相對較低。

圖1 模板族示意圖

掛籃模板的創建過程中，要充分應用MIDAS/Civil 建立三角掛籃總體模型，在該模型中，對前支點、后部錨桿等施加一定的約束力，其荷載主要包含了混凝土、掛籃自重荷載、模板荷載、混凝土澆筑與振搗荷載等，將這些全部的荷載逐步轉化為作用于底模縱梁及內外滑梁的線荷載，進而獲得各個桿件的內力值、應力值與變形值等。

3、Revit 模板周轉方案優化設計

對鐵路橋梁模板施工管理而言，在應用BIM技術的過程中，要充分根據工程的施工計劃、模板配置與周轉方案等，對鐵路橋梁的相關施工情況等進行模擬，模擬過程的實現主要是為了進行施工方案科學性、合理性的檢查，根據模擬結果，有關人員可以直接對工程設計與施工方案等進行優化與調整。近年來，為實現良好的模擬效果，在Revit 軟件內，逐步開發了一種新型的橋梁裝配式模板自動匹配系統，該系統的建立能夠在鐵路橋梁工程中實現模板的自動匹配，并且該系統還兼具模板統計與方案檢查的功能，這些功能的實現有效實現了對模板周轉方案的驗證，使得該系統內可以自動進行模板的周轉計算。

4、基于BIM 的鐵路橋梁模板施工管理

4.1 施工動態監控

在鐵路橋梁工程中，為保障模板施工管理的整體效果，有關人員要充分發揮BIM 技術的管理優勢，提高精細化管理水平，在施工過程中，做好模板監控數據、考核指標等的有效管理，并將這些內容作為模板管理的基礎，實現在模板周轉的有效管理，并保障預留數據接口的準確性，這些信息、數據等的有效管理保障了在后期的工程管理中，能夠直接利用這些信息數據等。比如，以Luban BE為主要的平臺，能夠快速實現模板的基礎配置等，隨后將Revit 模型導出，將導出的結果直接上傳至Luban BE 平臺，使得在模板施工過程中，能夠充分應用這些數據來實現工程的有效管理。基于BIM技術的鐵路橋梁模板施工中的應用，最為明顯的優勢就是其可以在施工過程中實現動態監控，實時反映模板施工的整體效果。

4.2 可視化交底

隨著我國鐵路橋梁工程項目的增多，一些鐵路橋梁工程實施的難度相對較大，在后期的橋梁結構優化方面，要考慮的工程因素相對較多。由于BIM 技術具有可視化特征，其可以在鐵路橋梁模板工程施工時，建立三維化的動態模型，進而在該模型內對相關的橋梁模板結構等加以模擬與分析，有效實現了模板方案的優化。此外，對于模板技術方案交底過程中所涉及的不直觀、不清晰的情況，可以借助于4D 虛擬動畫技術，將有關的施工方案等加以直觀呈現，了解施工中需要重點關注與處理的問題。

4.3 工序模擬

由于BIM 技術本身具有一定的模擬特性，這就使得在鐵路橋梁模板施工過程中，能夠結合工程的實際情況，對有關的施工方式等加以三維模型構建，在模型的建立過程中，有關人員可以直接進行施工工序等的模擬，從而使得施工人員從模擬的過程中直接掌握施工存在的潛在隱患，進而在模板施工過程中注意這些環節的技術處理。

結語：

BIM 技術作為一種新型的工程技術，由于其本身具有可視化、模擬性等技術優勢，在很多工程領域得到了極為普遍的應用，尤其是在鐵路橋梁模板工程中，BIM 技術具有明顯的技術優勢，能夠實現模板方案的優化，保障模板周轉方案的科學性，提高工程施工的整體質量。