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BIM技术在桥梁工程设计中的使用分析

作者:2018-10-27 01:00阅读:文章来源:未知

  摘    要: 针对BIM技术桥梁工程设计方面的应用, 做了简单的论述, 总结了技术应用的效果和注意要点。从设计实践来说, BIM技术凭借自身强大的技术优势, 在实际应用中, 发挥着优化设计方案、提升设计成果质量的作用, 具有推广应用价值。

  关键词: 桥梁工程; 设计; BIM技术;
 

BIM技术在桥梁工程设计中的使用分析
 

  近年来, 建筑行业发展呈现出新特点, 以工程设计为例, 设计的高效性更强, 得益于新设计手段的支撑。在桥梁工程设计中, BIM技术的应用较为广泛, 能适用于山区公路和高速铁路等, 其价值体现于在工程建设全生命周期实现各方信息交流, 根据需求利用, BIM技术提高设计、施工和运维管理效率与质量。现结合工程实践, 分析BIM技术的具体应用。

  1、 桥梁工程设计中BIM技术的应用形式

  开展设计作业时, 基于工程基本参数, 创建桥梁模型, 利用三维渲染工具, 开展真实场景的渲染, 同时能够制作三维动漫, 将桥梁和周围环境之间的关系, 以三维形式展现出来, 强化了设计人员对设计理念的深度理解。利用BIM模型, 模拟真实的桥梁三维动漫, 能够使得设计内容更加生动形象, 丰富了涵盖的内容。在优化设计阶段, 利用BIM模型, 进行碰撞检测和纠正, 生成优化后的方案, 并且输出图纸。桥梁架构的立体关系相对复杂, 利用传统的CAD设计方法, 常见管道碰撞和构件位置冲突等各类问题, 参与设计的人员沟通不畅, 影响着设计方案的质量。而BIM技术的应用, 利用自身的碰撞检测等功能, 有效的弥补了传统设计方法的不足。

  2、 桥梁工程设计中BIM技术的应用优势

  2.1、 协同设计

  桥梁工程建设中, 参与的单位较多, 传统施工模式下, 多家单位由于协同沟通不畅, 影响着工程施工作业, 常见各类质量问题和安全问题等。利用BIM技术, 进行工程设计, 能够在设计阶段, 促使施工单位和设计单位等多家单位的协同参与, 将施工可能出现的问题提前解决, 形成高质量的设计方案。在桥梁工程施工作业中, 各家单位可以调用BIM模型内的数据信息, 实现生产协同, 提高作业的质量和效率。

  2.2、 助力设计成果转化

  桥梁工程施工作业, 部分结构构件较为复杂, 例如桥墩预埋件, 不仅种类多, 而且结构复杂, 增加了桥墩施工作业的难度。应用BIM技术, 借助三维模型, 生成三维图纸或者动画, 直观展示桥墩构件情况, 实现了施工前的问题预判, 通过及时优化施工方案, 进行三维技术交底, 使得施工人员全面领悟设计意图, 助力设计成果转化。

  3、 桥梁工程设计中BIM技术的应用实例

  3.1、 案例概述

  以某桥梁工程为例, 主桥部分设计为高低塔单索面混凝土斜拉桥, 总长度为645m, 跨径最大值为330m。具体情况如下:1) 高塔塔柱高度为178.2m, 总计29对斜拉索;2) 低塔塔柱的高度为121.8m, 总计15对斜拉索。西引桥总长度为1019.5m;东引桥总长度为263.5m。此桥梁设计, 采用了BIM技术, 获得了不错的成效。现结合此工程实践, 分析BIM技术的具体应用以及优势展现。

  3.2、 方案确定

  从此桥梁工程实际来说, 桥梁上部结构的设计, 涉及到的支承以及悬臂施工体系较为复杂。0号节段的长度是25m, 宽度为32.5m, 区域内部没有斜拉索设计, 除了塔身支撑部位, 纵桥向形成了约13m的大悬臂结构;从横桥向来说, 悬臂约16m;混凝土方量较大, 约1150m3。此次的方案设计, 面临的主要难题为双向大悬臂结构形式转换为上部结构。

  目前, 0号节段施工作业, 主要采取的方案如下:1) 方案1, 落地支架现浇;2) 方案2, 托架现浇。将两个施工设计, 全部导入大桥柱墩BIM模型, 开展对比分析, 明确两个方案的都具有一定的难度, 综合经济性分析, 生成方案3, 将0号节段纵桥向, 采取2次浇筑的方式施工。在第一次浇筑作业时, 采取托架浇筑方式, 长度约为11.2m, 进而减少托架部分的工程量, 降低工程设计难度。在第二次作业时, 借助挂篮, 对剩余的6.9m阶段, 开展对称悬臂施工作业。方案3不仅降低了设计难度, 增强了技术的可行性, 而且实现了施工成本的合理把控。

  3.3、 施工设计

  按照所选的施工方案, 进行精细化施工设计。单幅挂篮中的支点到后锚固定点的距离约10m, 对比施工方案了解到首次浇筑所形成的0号节段, 其长度为11.2m, 若想实现2幅大吨位挂篮, 存在着极大的难度, 需临时组拼挂篮, 当后续节段施工完成后, 长度达到设计要求后, 再分离2幅挂篮。考虑到高空作业的安全性问题, 尽量减少高空作业, 保证焊接作业一次性完成, 因此决定在横桥向, 采取错位布置的方式, 布置左右2幅挂篮, 间距控制为0.75m, 避开主纵梁重叠部位。主桥单索面宽箱梁设计增加了挂篮结构设计的难度, 为有效把控支反力, 决定使用前后支点相互结合的挂篮体系。在作业时, 很多的锚固和吊挂等, 都需预设孔洞, 并且避免主梁结构上复杂的预应力布置增加设计难度。

  在设计时, 为保证预留孔洞能够达到节段预应力的布置基本要求, 将类型不同阶段的预应力布置, 同主梁阶段的进行对比分析, 利用BIM软件, 构建主梁阶段和挂篮以及预应力, 借助系统的碰撞检测功能, 开展碰撞检测分析。依据检测报告, 对存在冲突的构件, 进行优化调整, 确保工程设计的质量[1]。

  3.4、 响应设计变更

  设计是施工的指导依据, 在桥梁结构设计时, 要站在施工角度进行分析。桥梁施工设计量很大, 尤其是托架和挂篮等, 若桥型结构上各个尺寸发生变化, 都会影响桥梁工程施工的进度和成本。在作业时, 极易发生设计变更。为有效把控上述风险, 在设计初期, 将各类影响桥梁施工设计的参数, 利用BIM进行监视。若发生设计变更, 加载经过变更后的桥梁BIM模型, 利用警告信息, 能够核查预警参数, 分析其对设计的影响, 最大程度上避免审图不及时或者人为因素造成的漏查。

  4、 结语

  综上所述, 借助BIM技术, 开展桥梁工程设计, 能够保证施工作业的质量和进度。在前期设计和优化设计的各个阶段, 利用BIM模型, 有效的保障了设计方案的科学合理性。

  参考文献:

  [1]吴继峰, 刘志丽, 杜战军.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2017, 13 (10) :202-203.

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