精細化BIM技術在渡槽高架橋工程中的應用

黨衛(wèi)江

摘要 隨著計算機行業(yè)的崛起和數(shù)字化技術的進步，BIM技術已廣泛地應用于工程領域的多個行業(yè)。西安市浐河渡槽高架橋工程，具有結構復雜、施工難度大等特點，因此，將精細化BIM技術應用于渡槽高架橋工程中具有重要的實際意義。文章旨在探討精細化BIM技術在渡槽高架橋施工過程中有關施工現(xiàn)場規(guī)劃、特殊氣候及水文條件應對、支架支護體系的搭建、拱梁結合段的關鍵節(jié)點施工等方面的實際應用。文章依托渡槽高架橋項目，結合現(xiàn)場施工安裝全過程的實際背景，通過精細化BIM技術在全項目周期內的實際應用，闡述精細化BIM技術對工程建設效率和質量提高的重要性。

關鍵詞 精細化BIM技術；項目施工過程；渡槽高架橋拱梁結合段

中圖分類號 TU85文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）10-0066-03

0 引言

BIM技術已經(jīng)進入了人們的視野，并在工程應用中逐漸廣泛受用[1]，渡槽高架橋工程是一種重要的水利基礎設施，具有結構復雜、施工難度大、技術要求高等特點。傳統(tǒng)的工程管理模式由于技術的局限性、流程的復雜性等方面的限制，存在效率低下、質量不穩(wěn)定、成本過高等缺點，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代渡槽高架橋工程的需求。隨著計算機行業(yè)的崛起和數(shù)字化技術的進步，BIM技術已廣泛地應用于工程領域的多個行業(yè)[2]，在渡槽高架橋工程中引入精細化BIM技術，通過數(shù)字化、可視化的方式，提高效率和工程質量，是實現(xiàn)精準管理、動態(tài)管控高效施工的必經(jīng)之路。

1 依托項目概述

浐河渡槽高架橋項目位于陜西省西安市長安區(qū)，上跨浐河河段。高架橋的跨徑布置為32 m+90 m+32 m，橋總寬9.8 m，橋高24.4 m。渡槽高架橋采用拱橋結構，分為主梁和拱梁兩部分，其中主梁部分為預應力混凝土結構、拱梁部分采用鋼結構。施工現(xiàn)場位于浐河河段，浐河兩岸已完成河堤路的鋪設，交通比較便利，但河水流量受氣候影響較大，對整個施工期間的支架搭設提出了更高要求。浐河渡槽高架橋項目的施工重難點位于拱梁結合段，在該處，由主梁的現(xiàn)澆預應力混凝土結構過渡為鋼結構拱梁，施工工藝復雜。項目總體效果圖如圖1所示。

2 BIM技術在項目施工過程中的應用點

2.1 BIM技術在施工方案策劃中的應用

該項目主橋梁段橫跨浐河的河道，按照現(xiàn)有的施工進度規(guī)劃，跨河道施工階段剛好與當?shù)匮雌诮徊?，因此采取相應的防汛措施，成為施工安全保證的一項重要內容。項目組統(tǒng)計了多年的水文氣象資料，利用BIM技術確定項目地理水位信息模型，結合地理信息模型，確定了在不同月份浐河最高水位的BIM模型，并植入地形及橋梁工程的模型中，為整個項目的汛期施工預警提供可靠的具體水位信息。項目組把當?shù)氐鸟R家洼村段設立的水位刻度標尺作為觀測點，并記錄了2021年、2022年、2023年連續(xù)三年浐河的水位，記錄表如圖2所示。項目組根據(jù)相關數(shù)據(jù)分析，確認施工期間最高水位出現(xiàn)在4—6月份，并且在觀測點的最高水位為640 mm。最后項目組在方案處理過程中，根據(jù)以上信息預測了施工區(qū)域的最大水位時對應的河水寬度、水位深度等相關數(shù)據(jù)，并對支架基礎、支架強度及位置高度進行調整，保證項目正常施工。項目組預測2024年4—6月份期間，汛期水位的模型如圖3所示。

2.2 支架體系計算

該項目施工現(xiàn)場地形復雜且上跨河道，現(xiàn)場施工對模板支架體系的要求高。項目模板支架采用“鋼管貝雷梁+盤扣組合支架”，盤扣組合支架主要由鋼管、貝雷片、盤扣架組成。項目的支架結構的BIM模型如圖4所示：

在施工前首先利用BIM軟件創(chuàng)建支架體系模型，將支架體系的模型通過數(shù)據(jù)互通直接轉化成結構計算模型。然后利用BIM軟件的計算優(yōu)勢，進行多種類荷載模擬計算，載荷包括支架自重、梁段壓載荷、水壓荷載、沖壓荷載、地震荷載、風壓荷載及溫度荷載等。所有載荷加載完畢，利用計算軟件開始計算。通過計算，得出支架在施工中各種應力和應變的分布情況，以保證支架結構能安全使用，確保支架在承受各種載荷和沖擊時仍然保持穩(wěn)定。充分解析計算結果，保證支架在水流沖擊及環(huán)境影響的情況下保持足夠的強度和穩(wěn)定性。通過BIM技術計算支架體系，支架結構受力最大的節(jié)點位于拱梁結合段下方的貝雷架的上下弦桿處，且該處下弦桿與臨時支架搭接。貝雷架在該節(jié)點的最大拉應力為上弦桿處，承受的拉應力為24.70 MPa，最大壓應力為32.08 MPa，完全滿足支架體系材料Q235B的屈服強度要求。以上BIM模型分析結果，驗證了該項目設計的支架完全符合使用標準，有效地保證了施工的進度及安全。項目的支架計算結構如圖5所示：

2.3 BIM技術在拱梁結合段關鍵點的應用

該項目的施工重難點集中在現(xiàn)澆主梁與拱梁鋼結構的結合處，在該處不僅有加強現(xiàn)澆主梁強度的鋼筋結構，還有鋼結構的預埋件。通過精細化BIM技術建立的渡槽高架橋模型，可以直觀地展示在該處的各種復雜的內部結構，實現(xiàn)復雜節(jié)點可視化。在該關鍵點的施工前期，通過精細化BIM技術對施工過程進行模擬展示，可以為后期的施工提供可靠的數(shù)據(jù)，提前對各種不利于施工的情況做出準確預判，并提出處理意見。BIM技術在拱梁結合段施工的組織和協(xié)調過程中發(fā)揮了不可替代的作用，提高了施工的效率和質量。

精細化BIM模型在拱梁結合段的細節(jié)展示。通過施工前期精細化BIM模型的建立，BIM技術向施工項目組直觀地展示了該節(jié)點的內部結構。圖6所示為該結構鋼節(jié)點詳圖。

拱梁結合段由鋼筋混凝土結構過渡為“鋼結構+鋼筋混凝土”復合結構。主梁鋼筋籠在該節(jié)點由于增加結合段的混凝土臺階，增加了鋼筋用量。同時，鋼結構的預埋件在該節(jié)點與鋼筋籠混合在一起，結構復雜。由于鋼結構預埋件是工廠完成焊接涂裝后到現(xiàn)場安裝，而主梁的鋼筋籠是現(xiàn)場綁扎，所以兩者極小的尺寸偏差也會給現(xiàn)場施工造成困難，這就要求提高預埋件的加工精度和現(xiàn)場捆扎的精準度，精細化的BIM模型可以為加工工廠提供準確的加工數(shù)據(jù)，也可以為現(xiàn)場鋼筋捆扎人員提供更準確的鋼筋加工尺寸。

BIM技術在拱梁結合段的施工模擬。該節(jié)點模型的建立，使施工人員在混凝土澆筑之前，就了解到鋼結構的預埋件與主梁鋼筋籠有一定的傾斜角度，該角度造成了鋼結構預埋件的重心直接分擔給主梁的鋼筋籠。該項目通過BIM技術，精確計算出該節(jié)點預埋件的重量，并為預埋鋼結構提前搭建支架，保證為該節(jié)點在澆筑前后的穩(wěn)定及位置精度提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。同時，項目組選用50 t的汽車吊，保證了支架搭建的順利進行。BIM技術在施工模擬過程中可精確地預判了汽車吊在澆筑前吊裝位置、吊臂長度、旋轉半徑等相關過程，保證了施工的進度及精度。圖7所示為拱梁結合段的施工模擬：

2.4 BIM技術在施工成本估算和資源分配中的應用

項目的工程量是后期結算的必備要素，而人為統(tǒng)計工程量不僅速度慢還容易出錯。精細化BIM技術在建模階段，就對施工過程中所需要的各種材料進行了精準分類，并且精準地分配到各個階段、各個節(jié)點。精細化BIM技術的以上特點，有助于更方便、快捷、準確地統(tǒng)計渡槽高架橋的工程量數(shù)據(jù)，包括材料用量、勞動力需求等。項目組根據(jù)BIM統(tǒng)計的相關數(shù)據(jù)，再結合項目的相關進度、安全、質量要求，對相關的人力、物料等相關資源進行合理的調度安排。BIM技術有助于進行成本估算和資源分配，提高工程建設的經(jīng)濟效益、工作效率，并提升預算質量。

3 精細化BIM技術在施工中的展望

近年來，隨著科技的不斷進步，智能建造已成為現(xiàn)代建筑領域的主流趨勢[3]。精細化BIM技術在渡槽高架橋工程中具有廣泛的應用前景。精細化BIM技術的應用，可以提高渡槽高架橋工程的設計效率和質量，優(yōu)化施工過程和提高施工安全性，精確地進行工程量統(tǒng)計和資源分配，以及加強建成后的維護和管理。未來，隨著精細化BIM技術的進一步發(fā)展和完善，其在渡槽高架橋工程中的應用將更加廣泛和深入，為工程建設行業(yè)的發(fā)展帶來更大的推動力。將精細化BIM技術滲透到項目管理工作中有著顯著的效果，不僅可以提升工作水平，還能為企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟效益[4]。

4 結語

精細化BIM技術在施工過程的各個環(huán)節(jié)中起到連接作用，所以使得更多的施工人員能夠通過BIM模型及時了解項目中的重點難點。因此，精細化BIM技術對施工有非常大的指導意義，是未來發(fā)展的趨勢，精細化BIM技術在渡槽高架橋工程中的應用具有重要的意義和價值。通過精細化BIM技術的應用可以提高工程效率和質量，降低項目成本和風險。隨著BIM技術的不斷發(fā)展和完善，精細化BIM技術在橋梁工程中的應用將會越來越廣泛，并發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]黃鈺媛. 分析BIM技術在市政道路與橋梁設計中的應用[J]. 建筑實踐， 2020（8）： 128.

[2]郝宗成. BIM技術在裝配式建筑機電安裝中的應用[J]. 建筑模擬， 2020（5）： 107.

[3]張國學. 淺析橋梁正向設計與智能參數(shù)化建模[J]. 工程機械與維修， 2023（1）： 105-107.

[4]廖曄. BIM技術在現(xiàn)代建筑工程項目管理中的應用分析[J]. 建筑模擬， 2020（5）： 67.