【桥梁BIM】BIM技术与大型铁路桥梁

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大型铁路桥梁的施工往往会遇到施工周期长、施工复杂控制难度大等情况,其工程管理难度较大。近年来,由于BIM能很好地解决工程施工中工期延误、成本增加、协调沟通不便、质量安全等问题,其影响力不断增加。目前,BIM技术在铁路桥梁工程领域已成为未来发展的潮流与趋势。


下面,让小编给大家介绍一下在夜郎河双线特大桥、北盘江特大桥项目中BIM技术是如何大展身手的吧。


BIM应用发展图

工程概述

渝黔铁路夜郎河双线特大桥位于贵州省桐梓县夜郎镇凉水村与新站镇交界一带,横跨夜郎河沟谷地形。不仅是渝黔铁路全线四大重点控制性工程之一,也是中国铁路总公司重点监控工程。该桥梁中心里程为DK136+589,桥梁全长:1116.78m,主桥采用1-370m上承式钢筋混凝土X型拱桥。引桥及拱上孔跨布置为:5-32m预应力混凝土简支T梁+4-38m钢混连续结合梁+3-38m钢混连续结合梁+4-38m钢混连续结合梁+16-32m预应力混凝土简支T梁。 


夜郎河双线特大桥效果图


北盘江特大桥是沪昆客专控制性工程,是中国铁路重点桥梁工程之一,融汇了中国桥梁建设中拱桥、斜拉桥、连续梁桥等桥型的特点。大桥全长721.25m,主桥445m的跨度,全桥混凝土方量约170000m3,钢筋约16000t,钢管拱劲性骨架钢材约5300t,土石方开挖约430000m3,全桥劲性骨架共40个节段、20组扣背索、120个吊装单元。引桥及拱上结构孔跨布置为:1-32m+2-65mT构+8-42m连续梁+265mT构+2-37m连续梁。 


北盘江特大桥效果图

夜郎河双线特大桥

我是最大跨径提篮式刚构混凝土拱桥,拥有世界首例贯入式大体积嵌岩拱座基础。


北盘江特大桥

我是世界钢筋混凝土拱桥最大跨度桥梁,也是中国高铁铁路桥最大跨度桥梁。

BIM优势

两座特大桥的施工皆山高路险、交通不便、地质地形复杂、施工环境极为恶劣,施工过程中需要至少支持周围几公里的复杂地形模型构建,确保场地规划信息完整,施工方案要能支持数万甚至数十万单元工程的零部件施工模型划分构建规模,施工管理平台涉及多项目、各方信息分享和协商,应用方案应能支持跨阶段应用结构统一的数据模型、能接受多个系统数据的输入输出,具备优异的三维轻量化显示性能。这导致了施工周期长、施工复杂困难、控制难度非常大


夜郎河双线特大桥特点及难点


 BIM能够帮助桥梁施工企业实现对整个桥梁工程包括周边地形结构、桥梁基础开挖施工、桥梁主体结构、场地规划、施工设备机具、现场辅助设施等的三维可视化;结合BIM模型可以构建各种工程属性和数据的管理,对工程量、成本、质量技术控制、施工计划进度和施工现场情况可控化;深化设计,输出指导施工的三维交底材料,还能结合现有业务系统,提升桥梁施工现场管理水平,为领导决策提供智能化的依据与支持。因此,需要采用BIM技术为大桥设计、施工管理、建设管理、运营维护提供有效、直观的信息服务。

BIM整合建设工程全生命周期过程信息

三维参数化建模夜郎河双线特大桥地形、地质建模。

主体模型建立:桩基、墩台、T梁、钢混结合梁、钢筋、劲性骨架节段和整体、主拱圈外包混凝土、主体结构模型等的构建,将二维图纸中不易显示的有关施工规范的要求立体地反映出来,如箍筋的弯钩,在三维模型中根据规范,进行绘制。

辅助设备模型建立:缆索吊、塔吊、汽车吊等。


夜郎河双线特大桥劲性骨架整体模型

北盘江特大桥地形、地质建模。

主体模型建立:拱圈劲性骨架模型、拱圈外包混凝土钢筋、轨道结构、桥梁模型、桥面系构造等模型的构建,全桥为无昨轨道,桥面两侧安装新型的挡风栏杆,其中栏杆采用机械饭金技术建模。

辅助设备模型建立。

北盘江特大桥桥梁模型

BIM设计施工夜郎河双线特大桥

工程模板3D-2D关联出图、审图、辅助劲性骨架安全、准确吊装、对劲性钢骨架施工进行线性控制、指导劲性骨架杆件下料、碰撞检查,减少返工、三维技术交底、虚拟施工,有效协同、劲性骨架吊装施工方案仿真、施工方案优化仿真、施工仿真分析、Midas受力分析的加入等。

夜郎河双线特大桥三维技术交底

北盘江特大桥

二维出图、定制二维钢筋工程图模板、干涉及碰撞检查、桥梁实体分析(利用分析模块,实现CAD与CAE的一体化)、龙门吊预拼装杆件、施工工序优化、吊装辅助定位、焊接模拟、节段吊装、拱圈外包混凝土、构挂篮模拟施工、工程量统计、桥墩杆系有限元离散、海量数据管理、EBS分解等。

北盘江特大桥施工模拟

BIM运维夜郎河双线特大桥

基于BIM和CATIA,二次开发夜郎河大桥BIM 施工管理平台,将该项目的多项内容整合到一起,以方便指导施工。该管理平台主要包括工程概况模块、资源基础配置模块、方案优化模块、进度控制对比分析模块、质量控制模块、安全控制模块、成本管理模块7大模块。 

夜郎河大桥BIM 施工管理平台界面

北盘江特大桥

基于物联网架构初步构建了桥梁工程管理系统,该系统以桥梁BIM模型为核心,将远程访问控制、模型管理、信息查询、文档管理、传感器数据传输、施工控制、运营维护集为一体。 

基于物联网的桥梁工程管理系统架构

应用效果夜郎河双线特大桥

     

1.虚拟施工,对复杂结构进行3D可视化交底,提前发现了多处施工工序冲突并进行了优化。避免了因施工人员对交底理解不清导致施工错误而造成的返工。

2.工程量有效提取,优化经济和社会效益。

3.结合现有业务系统,提升桥梁施工现场管理水平。

夜郎河大桥施工仿真分析

北盘江特大桥

1.进行数字化预拼装,提前发现设计中的差错漏洞;通过四维衡以施工,有效的指导了现场施工;

2.有效的将模型和各种文档进行统一管理;

3.通过交接墩背索优化节省了投资;

北盘江特大桥桥梁实体分析

基于BIM技术的特大桥研究表明BIM技术的应用有如下优势:提升项目优化设计质量;可视化设计交底,方便可视化讨论评估,对施工方案进行优化;实现参数化的优化设计和具有关联性的二维图纸自动更新;构建了常用构件的组库,便于优化设计截面选取;与结构优化相对应的成本优化控制直观明了;结构优化设计的精细化管理贯穿工程项目的全生命周期。

参考文献:

杨咏漪,等. 《沪昆客专北盘江特大桥BIM应用研究》.

张为和. 《基于BIM的夜郎河双线特大桥施工应用方案研究》.


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本文作者2017-8-21 15:41
BIM
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