基于BIM技術(shù)的涉鐵鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋的應用研究

摘 要：本文選取2*120m T型鋼構(gòu)跨鐵鋼箱梁轉(zhuǎn)體為研究對象，通過建立鋼箱梁BIM模型，實現(xiàn)了鋼箱梁板件的碰觸檢測、三維可視化技術(shù)交底、工程量復核，并通過模型的精準定位，實現(xiàn)精細化施工，對涉鐵轉(zhuǎn)體橋工程施工具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);涉鐵工程;轉(zhuǎn)體橋

中圖分類號：U445.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）13-0090-04

Application Research of Steel Box Girder Swivel

Bridge Based on BIM Technology

HUANG Wei

（No.1 Engineering Development Co.， Ltd. of China Railway 14th Bureau Group，Qingdao Shandong 266000）

Abstract： In this paper， the 2*120 m T-type Rigid Frame steel box girder was selected as the research object. Through the establishment of BIM model of steel box girder， the touch detection of steel box girder plate， 3D visual technical disclosure and engineering quantity review were realized， and through the precise positioning of the model， the fine construction was realized， which had a certain guiding significance for the construction of the steel box girder project.

Keywords： BIM technology;iron related project;swivel bridge

1 研究背景

本文依托青島新機場高速連接線（雙埠—夏莊段）工程3標段的T型鋼構(gòu)轉(zhuǎn)體橋進行研究。此標段包含以下涉鐵節(jié)點：主線下穿青連鐵路節(jié)點、上跨青榮城際等既有鐵路和輔道下穿青榮城際等既有鐵路節(jié)點、雙埠收費站改造臨近青連鐵路節(jié)點（見圖1）。2*120 m T型鋼構(gòu)轉(zhuǎn)體橋上跨青榮城際鐵路節(jié)點采用高架橋形式跨越既有鐵路。主線樁號ZXK6+449～ZXK6+809，對應輔路樁號F6k0+875.824～F6k1+245.122，上穿青榮城際節(jié)點轉(zhuǎn)體橋及其引橋采用分幅布置，單幅橋?qū)?4.58 m，全幅總寬49.53 m。北幅跨徑布置為3×40 m預應力混凝土大箱梁+（120 m+120 m）T型鋼構(gòu)橋（耐候鋼），其中主橋（120 m+120 m）鋼箱梁T構(gòu)同時跨越膠濟鐵路、青榮城際及機場專線;南幅跨徑布置為采用（120 m+120 m）T型鋼構(gòu)橋（耐候鋼）+3×40 m預應力混凝土大箱梁，T型鋼構(gòu)橋跨越膠濟鐵路及青榮城際，預應力混凝土大箱梁跨機場專線。2*120 m T型鋼構(gòu)轉(zhuǎn)體橋是我國目前跨徑最大的耐候鋼轉(zhuǎn)體橋，同時也是沿線條件最復雜、實施難度最大、工藝和技術(shù)要求最高的市政道路交通項目，上穿青榮城際節(jié)點的工程難點在于：第一，鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋跨越6條既有鐵路線;第二，鋼箱梁拼裝與吊裝;第三，與其他標段交叉施工作業(yè)點多;第四，施工組織難度高。項目建設(shè)期間，在兩條既有鐵路營業(yè)線之間施工的特定環(huán)境下，對施工造成極大的安全風險，對施工總體部署、合理組織機械帶來極大的挑戰(zhàn)。作為青島市重點項目，必須進行高標準的建設(shè)、精細化的施工，以確保按期開通運營。為解決工程實際問題，引用BIM技術(shù)，探索適合轉(zhuǎn)體橋的研究方案。

2 BIM在鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋下的應用

2.1 建立三維實體模型

120 m+120 m T型鋼構(gòu)耐候鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋是我國目前為止跨徑最大的耐候鋼轉(zhuǎn)體橋，鋼箱梁主體結(jié)構(gòu)采用Q345qDNH鋼材，工程總量約7 588 t，現(xiàn)場安裝步驟：沿鐵路方向完成部分鋼箱梁拼裝施工后，進行轉(zhuǎn)體，再進行邊墩處墩位梁的安裝。120 m T型鋼構(gòu)橋上跨青榮城際鐵路、膠濟客專、青島新機場連接線，鄰近仙山西路進行施工，交通流量大，環(huán)境復雜，需要進行精確施工和信息化管理。本文基于BIM技術(shù)可視化、所見即所得的特點，運用Autodesk Infraworks軟件模型生成器形成基本地形，通過Infraworks中的道路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)建功能對周圍的交通設(shè)施的位置進行細化，導出.imx格式后用Civil 3D打開，對其中的數(shù)據(jù)進行處理，刪除錯誤的數(shù)據(jù)點，提取等高線，最好載入Revit中，從而形成精準的實體地形模型（見圖2）。

2.2 項目的建立

（120+120） m轉(zhuǎn)體橋的鋼箱梁梁體由頂板、腹板、底板、橫隔板組成。其中，梁體縱向?qū)儆诙嘧兘孛媪憾危敯迮c腹板等板單元也大多屬于變截面板件，造成利用傳統(tǒng)方法計算工程量十分困難。利用Revit軟件對鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋的下部結(jié)構(gòu)（樁基、承臺、橋墩）、上部結(jié)構(gòu)（梁體）、臨時縮塔及鋼箱梁支撐支架分別作族進行繪制（見圖3），形成完整的三維實體模型，并組建完整的項目（見圖4）。通過Revit中的明細表進行工程量統(tǒng)計，可以較為精準地得出材料的數(shù)量，提前規(guī)劃好用鋼量和所需要支架的數(shù)量。在鋼箱梁中各板件之間空間位置復雜，傳統(tǒng)的二維圖紙很難得出空間位置的沖突關(guān)系，通過建立三維實體模型，可以對各個構(gòu)件之間進行碰撞檢測（見圖5），提前對設(shè)計進行優(yōu)化，實現(xiàn)對構(gòu)件之間空間位置的調(diào)整。在這里，研究者得出了268處沖突，提前預知了所存在的問題，為今后的施工提供了便利。

2.3 鋼箱梁方案的制定

剛箱梁的重量與體積過于龐大，宜將板單元運輸?shù)浆F(xiàn)場，在現(xiàn)場進行拼裝。本項目采用龍門吊分塊吊裝方案：將每一段鋼箱梁以頂板為基礎(chǔ)面進行分塊（見圖6），將每一段梁翼緣板左右幅分成2塊，中間鋼箱梁分成3塊，一共分成5塊。根據(jù)分塊的方案，把板單元在橫斷面拼接成5塊，縱向分成8塊，分為S1—S8（見圖7），共80塊分塊箱梁，再用龍門吊分別吊裝至支架平臺上進行焊接?；诒痉桨?，需要對每個支架的受力節(jié)點進行分析，對每一塊鋼箱梁進行計算[1-4]。由于剛箱梁的板件繁多，傳統(tǒng)的計算方法很難準確計算出每一塊鋼箱梁的的重量，這會對節(jié)點荷載的受力分析產(chǎn)生影響，也會對龍門吊起吊重量的噸位選擇產(chǎn)生影響，過大產(chǎn)生浪費，過小則無法滿足承重要求，故采用Revit建立三維模型分塊統(tǒng)計工程量，能很好地解決這一問題。

通過Revit建立的三維模型，對每一段鋼箱梁進行工程量統(tǒng)計，與設(shè)計圖紙工程量進行復核，基本和設(shè)計圖紙工程量吻合，存在的誤差在于異性結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理[5-7]。通過工程量對比可得出如表1所示的結(jié)果。研究者把整體鋼箱梁一共劃分為85小塊，其中最重的一塊為132.33 t。

3 結(jié)語

隨著我國信息化、智能化技術(shù)不斷發(fā)展，對綠色建筑的要求不斷提高，以政策為導向的精細化管理、智能化管理不斷推進，將BIM技術(shù)融入工程管理已成為一種必然的趨勢。本文以鋼箱梁轉(zhuǎn)體橋項目為基礎(chǔ)，通過建立三維地形模型，解決由于地形數(shù)據(jù)缺失所產(chǎn)生的場地規(guī)劃困難的問題，通過對工程主體鋼箱梁實體模型的繪制，較好地復核了用鋼量問題，描繪出鋼箱梁內(nèi)部頂板、腹板、U型肋、橫隔板之間的關(guān)系，提前找到了板件之間的空間沖突問題，利用BIM出圖，形象化地展示了施工過程中復雜節(jié)點需要注意的問題。在鋼箱梁方案編制過程中，把模型分成85塊，精確計算出每塊的重量，為方案的落地提供數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻：

[1]何關(guān)培.BIM總論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]鄒陽.橋梁信息模型（BrIM）在設(shè)計與施工階段的實施框架研究[D].重慶：重慶交通大學，2014.

[3]Vanlande R'Nicolle C，Cruz C.1FC and building lifecycle management[J].Automation in ，Consrtruction，2008（1）：70-78.

[4]Yang Z，Arto K，Stephen W J. Developing a tailored RBS linking to BIM for risk management of bridge project [J].Engineering，Construction and Architectural Management，2016（6）：727-750.

[5]Hu Z，Zhang J. BIM-and 4D-based integrate solution of analysis and management for conflicts and structural safety problems during construction：2.Development and site trials[J].Automation in Consturction，2011（2）：1.

[6]張春霞.BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的應用現(xiàn)狀及發(fā)展障礙研究[J].建筑經(jīng)濟，2011（9）：96-98.

[7]楊駭麟.基BIM的可視化協(xié)同設(shè)計應用研究[D].成都：西南交通大學，2016.

收稿日期：2020-04-04

作者簡介：黃為（1992—），男，碩士，助理工程師，研究方向：橋梁設(shè)計。