BIM技術(shù)在橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究

劉中華

【摘要】預(yù)應(yīng)力是橋梁施工中一種常見的施工技術(shù)，施工質(zhì)量的好壞控制直接影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性和使用壽命。本文依托武漢北四環(huán)線1標(biāo)項目，應(yīng)用Revit2018對預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行BIM模型建立，從預(yù)應(yīng)力筋下料、波紋管定位、骨架鋼筋安裝等方面控制，通過Navisworks2018進(jìn)行碰撞檢測，找出圖紙問題，提出深化設(shè)計方案，同時將BIM模型及復(fù)雜細(xì)部節(jié)點(diǎn)導(dǎo)入e建筑云平臺，現(xiàn)場管理人員可通過手機(jī)客戶端對工人進(jìn)行交底，將以提高預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)質(zhì)量管控。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；橋梁；預(yù)應(yīng)力；結(jié)構(gòu)應(yīng)用

武漢北四環(huán)線1標(biāo)項目共有5座特大橋、2座匝道橋，其中的35聯(lián)現(xiàn)澆箱梁、2416榀預(yù)制小箱梁、跨劉大路分離立交橋48座大懸臂蓋梁及11座空心薄壁蓋梁均為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力施工應(yīng)用范圍廣、結(jié)構(gòu)工程量大，加上高速公路建設(shè)要求較高，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制十分重要。項目采用Revit2018建模，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力安裝及施工；利用Navisworks2018找出碰撞點(diǎn)，施工前提出深化設(shè)計方案，避免返工；運(yùn)用e建筑云平臺，從手機(jī)端查看輕量化模型對現(xiàn)場構(gòu)件施工進(jìn)行針對性跟蹤管控，達(dá)到質(zhì)量管控有效性。

1、預(yù)應(yīng)力控制難點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力在橋梁施工中應(yīng)用較為普遍和廣泛，其施工技術(shù)影響因素多，針對本項目工程，控制難點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（1）預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁截面尺寸較大，曲線變化段多，腹板及橫梁位置處鋼筋排布密集，預(yù)應(yīng)力管道和結(jié)構(gòu)鋼筋的相互干擾，線形控制困難。

（2）預(yù)應(yīng)力體系受力復(fù)雜張拉難度大、控制不到位將影響結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

（3）波紋管成孔的預(yù)應(yīng)力管道線形定位偏差大，容易造成管道摩阻系數(shù)大。

（4）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在施工過程中，具有其不可逆性。

針對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與施工需求，依托本項目預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，項目開展基于BIM的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工過程前的控制與優(yōu)化、過程管控等方面研究。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施

2.1 應(yīng)用流程

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)三維模型創(chuàng)建→碰撞檢測→施工深化設(shè)計→施工前期交底→安裝過程控制

2.2 模型創(chuàng)建

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)包括混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼筋，在對設(shè)計圖紙進(jìn)行詳細(xì)熟知后，通過revit2018+autocad進(jìn)行模型創(chuàng)建。對于形狀較為規(guī)則的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件（大懸臂蓋梁、門型薄壁蓋梁、預(yù)制小箱梁）可以采用拉伸、放樣融合等傳統(tǒng)的方式進(jìn)行創(chuàng)建。

變截面曲線型預(yù)應(yīng)力箱梁根據(jù)測量放樣出的樁位點(diǎn)x、y、z三維坐標(biāo)，導(dǎo)入autocad形成三維多段線放樣路徑，接著將多段線通過pedit、spline命令將其轉(zhuǎn)為空間樣條曲線，再在自建常規(guī)族中導(dǎo)入cad空間樣條曲線，載入箱梁體量族進(jìn)行曲線型現(xiàn)澆箱梁模型創(chuàng)建，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的定位布設(shè)采取同樣方法操作。

2.3碰撞檢查

三維模型創(chuàng)建完成后，利用Navisworks在模型中對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)鋼筋、波紋管進(jìn)行碰撞檢測，找出構(gòu)件沖突點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)際施工時做好調(diào)整，便于后續(xù)施工。

2.4變更及深化設(shè)計

根據(jù)碰撞點(diǎn)找出影響預(yù)應(yīng)力管道位置的鋼筋，在不影響結(jié)構(gòu)受力的情況下進(jìn)行鋼筋圖紙變更。項目技術(shù)部利用BIM建模，對預(yù)制小箱梁進(jìn)行revit建模，經(jīng)過碰撞檢查得知小箱梁底板8根14#鋼筋同N4預(yù)應(yīng)力鋼束存在位置交叉點(diǎn)，及時向業(yè)主技術(shù)部、設(shè)計單位溝通，對其進(jìn)行變更。

由于預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁施工過程的繁瑣，再加上項目施工工期緊張，按照現(xiàn)有設(shè)計單端張拉順序無法平行施工，為確保現(xiàn)澆箱梁施工進(jìn)度滿足總工期要求，項目部對張拉順序影響的漢施互通匝道橋及相接扇子湖特大橋現(xiàn)澆箱梁進(jìn)行調(diào)整：CK0+152、DK0+283.060、EK0+282.17匝道橋第2聯(lián)由單端張拉變更為橋面張拉，扇子湖特大橋右幅第3聯(lián)、第7聯(lián)、右幅第8聯(lián)由左端單端張拉改為右端單端張拉，使得其相鄰匝道能進(jìn)行平行施工。

通過將前期建好的現(xiàn)澆箱梁Revit模型，導(dǎo)入Midas Gen，依據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉方式的不同，對模型預(yù)應(yīng)力筋的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)數(shù)量和位置、設(shè)計控制應(yīng)力值σcon等進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，通過驗證張拉方式變更后施工能夠滿足設(shè)計施工質(zhì)量要求，設(shè)計院也同意項目部變更申請。

2.5施工前期交底

利用建立的模型進(jìn)行工藝工序可視化模擬，對項目管理人員及勞務(wù)隊進(jìn)行可視化技術(shù)交底。

2.6過程控制

利用Revit建模軟件對變更后的鋼筋、預(yù)應(yīng)力束圖紙進(jìn)行下料出圖，用于指導(dǎo)現(xiàn)場加工，通過將過程技術(shù)資料、質(zhì)量整改通知單及安全生產(chǎn)檢查記錄等信息錄入至e建筑云平臺，把質(zhì)量、安全等管理信息在平臺上整合，同時將輕量化BIM模型、細(xì)部節(jié)點(diǎn)信息導(dǎo)入，現(xiàn)場責(zé)任工程師和質(zhì)檢工程師可利用手機(jī)移動客戶端進(jìn)行查看，對施工過程進(jìn)行控制，輔助管理。

總結(jié)：

BIM技術(shù)在橋梁施工中應(yīng)用大部分還只停留在設(shè)計階段，類似于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)不同時段力學(xué)性能和變形狀態(tài)、張拉壓漿施工階段質(zhì)量安全檢測等還沒有得到有效應(yīng)用，同時單一的BIM應(yīng)用軟件存在局限性，各種BIM軟件的運(yùn)用有待共同發(fā)展和相互銜接，隨著BIM全壽命周期應(yīng)用的推廣發(fā)展，還要從軟件的功能級應(yīng)用，向多端系統(tǒng)平臺、集成管理等方向進(jìn)行。

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