BIM技术在伍家岗长江大桥施工中的应用

2021年5月13日
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BIM技术在伍家岗长江大桥施工中的应用

    1、项目概述

伍家岗长江大桥是宜昌构建一江两岸发展新格局,深度推进江南整体开发,打造区域商务中心的重点工程,总投资33.66亿元。项目主线全长2.813公里,南起江城大道,跨长江、越伍临路,后止于花溪路,在起点及跨伍临路处分别设置艾家互通、伍临路互通。主桥主跨为1160米正交异型桥面板钢箱梁悬索桥,桥宽31.5米,实现一跨过长江。主塔为门形框架结构,锚碇形式为北岸隧道锚、南岸隧道锚。

伍家岗长江大桥建成通车后,将实现城区中环闭环,内中外三环真正成形,构建宜昌"三纵五横"快速路网格局,对拓展城市骨架,完善城市路网布局,推进宜昌现代化特大城市和长江中上游区域性中心城市建设有着十分重要的意义。

    2、BIM应用背景

近年来,BIM技术理论和技术发展正处于一个快速发展期,在建筑工程领域已得到广泛应用,在桥梁工程中的应用也越来越受到关注,重庆永川长江大桥、肇庆阅江大桥、飞云江跨海大桥、卡塔尔多哈大桥等重点桥梁工程也从设计施工一体化、复杂节点深化设计、碰撞校核、方案比选、三维可视化交底、工期模拟、管理运维平台等方面开展了有益的探索与实践。BIM技术在桥梁领域属于典型专业化应用,需结合桥梁工程的特点开展相关的平台选型、建模标准、流程,特别是应用价值落地方面的研究工作。相较于建筑工程,桥梁工程一般以结构设计为主,涉及的其他专业相对较少,构件形状及受力行为比较复杂,建造方法、工艺及流程对结构受力有很大的影响,同时桥梁工程的使用环境条件相对恶劣,后期运维重点关心的是结构安全及耐久性问题。

    3、BIM应用目的

本项目施工采用BIM管理技术,主要是借鉴现有施工行业BIM技术应用,从而建立一套符合桥梁施工现场实际业务管控需要的BIM应用模式,提高项目建设质量和精细化管理水平。

    4、BIM现场应用

4.1协同作业

桥梁工程项目管理中参与单位众多,建设单位、施工单位、设计单位、监理单位等相关主体需要相互协调配合,工作过程中交叉工作众多,增加了沟通协调难度,制约了工程项目质量、进度和费用的提高。通过以BIM技术为中心的项目管理云端平台,可以大大提高各参建方的沟通效率,提高项目管理决策能力。

4.2进度模拟

桥梁施工相关的结构构件较多,施工工序也比较复杂,同时桥梁施工项目管理是一个实时变化的动态过程。传统被动管理模式已不适用于桥梁施工的项目管理过程。而BIM技术可以建立施工过程各阶段的三维模型,使得施工过程的管理更加精细,让施工管理人员进更为合理的决策与安排。

利用BIM技术将施工进度与三维模型相结合,模拟桥梁的整个施工过程和施工进度,实际进度和计划进度之间的不同可以非常直观的展示出来,方便项目管理人员根据进度偏差调整现场生产部署。另外,利用无人机航拍技术实时掌握施工现场的实际进度,在进度控制的管理中把每天的航拍情况与模型中的进度进行反馈和比较。

4.3施工模拟动画

一些危险性比较大的工程使用三维模型进行仿真模拟,桥墩墩身施工过程中模板吊装过程中,模板会发生摆动,当模板摆动幅度较大时,就会对现场人员造成较大威胁,利用BIM技术进行仿真,可以保证现场人员人身安全。在对墩身进行仿真施工过程中,还可以使用REVIT软件对施工安全性进行辨认,及时发现设计中存在的不合理现象,当操作人员存在作业困难且可能出现坠落危险时,及时调整三角支架平台。

4.4可视化交底

在桥梁工程中,主塔内部预埋件种类较多(如检查梯、电梯、输送管和塔吊固定预埋件等),以三维模型的形式直观显现出来,便于施工前对工人进行交底工作,更加直观,更加形象。

结合直观的施工方案模拟动画及三维效果图,对工程管理人员及操作人员就关键部位设施进行三维可视化交底,避免对图纸及技术方案的错误理解从而造成的错误施工,同时,节省看图时间,提高共同的认知度,提高沟通效率,确保工序准确有序的开展。

4.5碰撞检查

伍家岗长江大桥主塔结构复杂、内部钢筋密集,外侧还有劲性骨架作为支撑、各种预埋件、波纹管等构件定位精度要求。传统施工管理中二维平面图纸很难发现不同构件间的碰撞问题,由此引发返工造成极大的成本浪费与工期延误。利用BIM软件,设置相应的碰撞检查规则,可以快速找出符合碰撞检查条件的碰撞点,并生成碰撞报告,从而提前发现内部碰撞问题,达到对设计图纸的三维校审效果,避免工期延误或返工。

4.6工程量统计

伍家岗项目隧道锚为前小后大的楔形结构,轴线倾角40°。按照实际施工节段划分对项目进行三维建模,解决传统手算难以快速准确统计大体积混凝土施工实际工程量的问题,辅助项目做工程量管控和预结算。同时,利用BIM技术可以更加精细的管理施工材料、施工机械、施工人员,提高人、材、机的利用率。比如通过BIM模型可以随时读取桥梁施工过程中的各部位、各阶段相应的钢筋用量和混凝土量,进行数字化下料,为限额领料提供技术参考,便于节约成本、节约资源。

4.7检测监控系统对接

将三维模型与各监测点结合,并设置不同类型的传感器,与监测系统关联,三维直观展示监测过程的应力变化。通过将BIM模型与三局自主研发的智能监控平台相关联,实时接收各类运行参数并进行展示、预警,远程实时监测平台运行状态,为平台健康安全运行保驾护航。

4.8临时构件设计指导施工

伍家岗项目依托三局的超高层施工平台技术优势,自主研发适用于桥塔施工的专属施工平台—“整体式自适应双模板施工平台”,受到社会各界的广泛关注。项目根据自适应双模板施工平台施工方案及相关设计图纸、规范等资料,对自适应双模板施工平台模架系统进行三维建模,结合塔吊吊重性能、施工节段划分、双模板循环作业、施工作业安全等因素综合分析,验证模架系统各节段施工工况,优化形成最终现场使用的模架系统。

将三维模型导入MIDAS、solidwork等结构验算软件,分别进行模架结构总体计算、框架局部验算、支承系统结构计算、液压系统计算、塔柱结构计算、模板计算。对结构自重、施工荷载、堆载、风荷载等方面反复验证,各项目指标均满足现场施工要求。

最后,利用三维模型对模架系统各组成部分正向输出立面、剖面、节点详图等二维图纸,通过模型指导工厂加工下料。结合三维安装详图及施工工艺模拟,指导现场模架系统安装和顶升运行。

    5、总结

目前国内BIM技术在建筑工程领域已得到广泛应用,在桥梁工程领域的应用也越来越受到关注。本项目通过碰撞检测、工程量校核统计、可视化交底、进度模拟等方面的应用,给项目带来了比较大的收益,体现了其应用价值,得到了业主及其它参建方的认可。基于BIM技术在桥梁施工中为新时期的项目管理提供了新的思路,打破了传统的施工作业模式,促进了施工过程中信息的共享与传递,改变了工程业以往的施工管理方式,在未来必将发挥它的潜在价值。

BIM模型在施工过程中的应用可全面提升工程造价行业效率与信息化管理水平,优化管理流程,高效率、高精准度的完成工程量计算工作。

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