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桥梁工程设计BIM技术的应用

桥梁工程设计BIM技术的应用

[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

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.

作者:宫世梁 单位:中交公路规划设计院有限公司