刘 亮,等:BIM技术在装配式钢一混凝土组合箱梁桥施工中的应用 BIM技术在装配式钢一混凝土组合箱梁桥 施工中的应用 刘 亮 李利宾 束新宇 顾志忠 付文东 (中建交通建设集团有限公司,北京 100142) 摘 要:BIM技术从最初的概念普及,现已逐步进入实际应用研究阶段。目前,BIM技术应用较多也较为成熟的是 在建筑领域,而在桥梁领域BIM的应用尚处于起步阶段。基于此,以某立交桥项目为工程背景,主要研究BIM技术 在装配式钢一混凝土组合箱粱桥的施工应用技术:采用Revit软件作为BIM核心建模软件,基于BIM桥梁核心模型 的建立。利用参数化模型生成钢箱梁各构件参数化大样图指导车间下料。在建模过程中对图纸进行校核,查找冲 突。对施工方案进行预演,论证可行性。分项工程施工前利用BIM模型进行三维可视化交底。将RFID技术与物 联网系统融入BIM理念对施工过程进行管理,为桥梁工程提高工作效率、节约成本提供一种新的思路。 关键词:BIM;钢一混组合粱桥;车间下料;查找冲突;方案预演;可视化交底;物联网系统 D0I:10.13206/j.gJg201806025 APPLICATIoN oF BIM TECHNoLoGY IN PREFABRICATED STEEL.CoNCRETE CoMpoSITE B0X GIRDER BRIDGE LIU Liang LI Libin SHU Xinyu G U Zhizhong FU Wendong (China Construction Communications Engrg Group Co.Ltd,Beijing 100142,China) ABSTRACT:With the popularization of B1M technology from initial concept,it has been gradually entering the instance applied research stage.At present,the application of BIM technology is more and more mature in the field of building construction,and the application of BIM in the field of bridge is still in its infancy.In view of this,taking the overpass bridge project as an example,the paper focused on the application of BIM technology in prefabricated steel and concrete composite box girder:using Revit software as a core BIM modeling software,core model based on BIM bridges,steel box girder components generated by parametric model parametric details was used to guide the workshop.The drawings were checked in the process of modeling to find the conflict.The construction schemes were demonstrated feasibility.Before the construction of component project,the BIM model was used for 3 D visualization clariifeaiton.RFID technology and the Interuet of things system BIM concept were used to supervise and control the construction process,it could provide a reference for enhancing work efficiency and saving costs for bridge construction. KEY WORDS:BIM;steel-concrete composite beam bridge;coutting stock;find conflict;programme preview;visual disclosure;lOT system 随着BIM软件的开发及使用,BIM技术开始 越来越多地融人工程项目的建设中 -2]。BIM以 三维数字技术为基础,集成了工程项目各种相关 1工程背景 临汾市滨河西路与彩虹桥、景观大道立交桥项 目共包含4座桥,分别是滨河西路高架桥、规划九路 (彩虹桥)高架桥、景观大道A匝道桥、景观大道B 信息的工程数据模型,是对工程项目设施实体和 工程特性的数字化表达。BIM技术是现阶段建筑 施工中的常见技术,其数据可模拟性强,可以利用 三维效果的优势实现多部门问的协同工作。随着 我国交通事业的发展,在桥梁施工过程中应用 匝道桥,是目前国内整体规模最大的多箱室钢一混 凝土组合箱梁桥,钢材用量1.36万t。钢箱梁、桥面 板采用工厂化预制、装配式施工方式。钢箱粱断面 为开口槽型,4 In一个基本梁段,上覆35 cm预制混 BIM技术可以有效实现桥梁的施工管理,提高桥 梁施工的精确度,因此,推进BIM技术在装配式 钢一混凝土组合箱梁桥的施工应用技术研究是十 分必要的 。_4]。 Steel Construction.201 8(6),Vo1.33,No.234 凝土板。以滨河西路高架桥为例,钢箱梁截面为单 第一作者:刘亮,男,1982年出生。工程师。 通信作者:李利宾,442380053@qq.corn。 收稿日期:2018一叭一28 1 19 BIM技术与应用 箱四室,主体桥面宽1 8.9 FI1,两侧挑臂各2.55 ITI,底 板宽16 in,梁体均高1.44 m。在横跨规划九路(彩 虹桥)高架桥处最大跨径为60 in,滨河西路高架桥 效果如图l所示。 建模系统,各个构件都能实现参数化功能和3D可 视功能,同时可实现各个构件的平面出图功能,在构 件的基本属性立面可以添加信息,如材料、力学性 能、厂家信息等。 罔1 滨河西路高架桥效果 a一桥墩模型;b--桥什模型。 2基于BIM桥梁核心模型的建立 图4墩台模型 临汾市滨河西路高架桥主要结构构件可划分为 三类:预制桥面板、槽型钢箱梁和下部结构。模型为 构件组合模式,下面按构件分类的原则,介绍建模原 理及思路。 4)的构件建模完成后,根据各个构件的相 对关系进行有机地组合。并对众多构件进行分类组 合管理。从而实现该桥的BIM建模,图5为构件组 合完成之后的整体模型。此模型不仅拥有构件参数 信息,还能包含并关联工程信息和资料。 1)预制桥面板分为边跨边板、边跨中板、中跨 边板、中跨中板。桥面板的建模主要是由拉伸命令 完成,在这个基础上完善局部构造,如开剪力槽、倒 角等。桥面板模型示意如图2所示。 a一中跨中板;b--中跨边板。 图2 预制混凝土桥面板模型 2)槽型钢箱梁4 m为一个标准段,每个梁段按 构成可分为顶板、腹板、底板、隔板、T型横肋板、纵 向I肋版、挑臂等构件。先勾画出各构件的横断面 图然后拉伸形成立体模型。构件模型如图3所示。 a一槽型钢箱梁.b一滨河西路高架桥梁。 图5整体组合模型 ◆d l一|_ e f 3运用参数化模型对图纸进行校核 按照施工设计图完成整个工程参数化模型创建 后,对模型中的工程量进行提取统计,与设计T程量 比对找到偏差。将整个模型组合完毕后进行碰撞检 测,查验桩基、承台、墩柱、支座垫石、桥面高程是否 a一边腹板构件;b一中腹板构件;c一隔板构件; 有偏差,查验整体线型是否平顺、照明绿化等城市景 观效果,另外在装配式钢一混凝土组合箱梁桥的一 个重要应用,是钢箱梁剪力钉与预制桥面板外露环 形钢筋之间的冲突、碰撞处理。 d~T型肋板构件;e一悬挑构件;卜底板构件。 图3 槽型钢箱梁构件模型 3)下部结构划分为垫石、桥墩、承台、桩基。根 据设计尺寸分别建模,如图4所示。作为参数化的 l20 将Revit模型导入Navisworks软件,由于这两款 钢结构 2018年第6期第33卷总第234期 刘 亮,等:BIM技术在装配式钢一混凝土组合箱梁桥施工中的应用 软件同属Autodesk公司,因此模型能够顺利导入并 被渎取,然后进行硬碰撞检测 。针对这种硬碰 撞,对参数模型中桥面板的外露环形钢筋进行微调 整,在满足设计及相关规范要求的前提下,有效地解 决该问题(图6)。 往流于形式,文字表达枯燥乏味,不够形象直观。滨 河西路高架桥在钢箱梁制造及安装、预制桥面板生 产及安装、桥面湿接缝浇筑前均对可视化技术交底 应用了BIM技术,确保三级技术交底真实准确地领 会、执行与落实。可视化技术交底视频利用Revit 软件的漫游、渲染功能结合Navisworks软件进行制 作 ,如图8所示。 倒 j a一桥面板钢筋与剪力钉位置冲突Ib一优化之后解决钢筋 图8 桥面板吊装交底示意 6 BIM理念与物联网系统的融合 由于本工程钢箱梁为异地制造,构件的运输与 管理对整个工程尤为重要。基于BIM的桥梁信息 与剪力钉位置冲突;c一桥面板钢筋之间冲突; d一优化之后解决钢筋问冲突。 图6解决冲突示意 模型虽然是一个信息数据库,但其并不擅长记 录各种构件的状态信息,而基于RFID技术的物流 管理信息系统能对相关物件流通的信息数据进行有 4方案预演 效地记录和管理,故引入了RFID技术。该技术是 通过射频识别、红外感应器、全球定位、激光扫描器 利用BIM技术可以对施T方案进行预演,相当 于对施工过程进行一次“彩排”,通过预演对方案的 等信息传感设备,按约定协议把物品与互联网相连、 交换信息和通信,以实现对物品智能识别、定位、跟 踪、监控和管理的一种网络概念。物联网系统在本 工程的应用技术研究主要为材料管理、材料查询、构 可行性进行论证和优化 。具体应用如下:滨河西 路高架桥钢箱梁总体拼装采用多联连续匹配组装、 焊接和预拼装调整同时完成的长线法施工技术。组 装、焊接、拼装全部在胎架上完成。首先在Civil中 导入拼装场地地彤图,并链接到Revit中,在Revit 中按照施工方案布置钢箱梁反变形胎架,设置好预 件运输管理。通过引用RFID技术,应用电子标签 可实现对原材料入库、库存、发放和领用的全过程跟 踪管理,指导工人操作。通过系统实现原材料合同 拱度,进行梁段预拼装及控制钢箱梁线型,不符合要 求时进行间整 ,如图7所示。 信息自动导人、各环节制单、原材料入库定位、堆垛 顺序采集、快速盘点、原材料明细鉴定、出库管理、去 向追踪和综合查询等功能,提高材料发放效率及材 料的追溯性。 6.1 材料位置定位及追溯 。? 1l一 氦a b 钢板进场经验收合格后,物料管理人员将钢板 信息植入物联网系统的“材料管理”模块并生成 BIM条码标签,如图9所示。生产过程中寻找物料 a一反变形胎架模型Ib一钢箱梁组装试拼装模型。 图7模型示意 时在本系统“材料管理一材料位置查询”中按要求 输入项目名称、材料规格。例如:在“材料管理一材 料位置查询”工具栏中项目输入“滨河西路高架桥 工程”,点击查询,则会在钢材堆场中出现一系列粉 红的圆点,这些粉红色的圆点就是该工程的钢材。 121 5可视化技术交底 在长期的技术交底实践中,传统的技术交底往 BIM技术与应用 点击圆点,可以出现材料的信息框,包含材料状态、 材料位置、项目名称、分部丁程、材料规格型号、炉批 如图12所示。 号、生产厂家、BIM条码编号等信息 。还可以通 过_T程名称、钢材规格、材质等信息进一步精确定位 所需材料位置,如图10所示。 图11 运输4:辆定位 罔9钢板B1M条码 囊J■l ■■■ 图12通信网络系统 l冬I 10钢板精确查找 物联网管理系统具有对材料排序、精确定位及 7 结 论 可视化管理功能,避免了物料管理人员将大量的时 间消耗在材料的寻找中,极大地提高了物资管理的 效率,直接加快了车间的生产进度 。。 6.2 RFID配合GPS跟踪系统 通过BIM技术在临汾市滨河西路与彩虹桥、景 观大道立交桥项目装配式钢一混凝土组合箱梁桥的 成功应用,得到如下结论: 一 1)BIM技术能提高数字信息化施’ 水平,提高 生产效率,提高施工质量。 2)基于BIM的施工阶段模拟能够科学有效地 临汾市滨河西路高架桥钢箱梁制造基地位于武 汉市蔡甸区,构件加工完成后,运输至临汾市滨河西 路施1r 现场,全程约822 km,需时9.5 h左右,沿线 进行施工组织,整体或局部模型碰撞检查能有效避 免施工中出现预料不到的错误。 路况均已探明,可确保本T程构件顺利运抵施工现 场。运输路线为:中建钢构武汉制造基地一焦桐高 3)运用BIM技术对图纸进行校核,事前发现图 纸中的问题并进行优化。 速公路一垣孙高速公路;施:[现场利用RFID标签 作为跟踪源,在运输车辆上植入GPS装置作为构件 4)将物联网和RIFD技术引入BIM理念,提高 了桥梁工程施工过程中的物料管理水平,优化资源 安排,提高施工进度,实时了解构件动态,为施工现 定位的载体,点击“车辆运行跟踪设置”对车辆信息 进行录入,将构件信息与车辆信息进行捆绑通过,运 输线路如图l1所示。管理人员通过点击“构件状 态”可实时查询构件的地理位置。构件进入施工现 场经过大门口的RFID自动感应装置时会对构件标 签进行扫描,自动识别进场构件的编号、数量及相关 信息,自动归集到项目技术、商务、物资管理的服务 器端,自动人档,生成待安装信息。项目现场管理人 员利用配备手持式的RFID标签识别器可现场对构 件进行识别、检验并动态更新构件信息,同步到项目 管理服务端,生成状态信息和计划。通信网络系统 122 器 场的统筹布置提供依据。 BIM作为新兴的技术,在该桥梁工程的实际施 工过程中也遇到了一些闲难:BIM建模软件琳琅满 目,但是没有一款专门适用桥梁工程的建模软件;其 次,不同厂商软件之间模型交互还存在一定困难,比 较容易出错或无法准确读取模型信息。目前还没有 针对BIM模型的统一建模标准,这些因素一定程度 上影响了BIM技术应用进程。随着BIM技术与 (下转第127页) 钢结构 2018年第6期第33卷总第234期 海 洋,等:BIM技术在钢结构厂房制作安装中的应用 参考文献 VOLK R,STENGEL J,SCHULTMANN F.Building Information Modeling(BIM)for Existing Buildings:Literature Review and Future Needs[J].Automation in Construction,2014,38(5):109—127. 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Steel Construction.2018(6),Vo1.33,No.234 l27