一、项目概况

    （一）项目基本信息

    图1施工效果图

    洪溪特大桥位于泰顺县筱村镇岩漈头村西北侧,跨越洪溪,桥位场地处于峡谷地带,两侧地势陡峭,峡谷呈V字形深切谷沟,桥梁前后分别为雁岭隧道(L=2280m)和章后隧道(L=4263m),桥位处路线按左右线分离式布设,设计线净距为20m,桥梁分线布设。根据初步设计批复,本桥采用150+265+150m预应力混凝土矮塔斜拉桥,梁底以下最大墩高121.012～12.012m。桥面距离沟底最大值257m,最大塔高177.212m,创全国矮塔斜拉桥之最,不仅是文泰4标的重中之重,也是整个文泰高速的控制性节点工程。

    （二）项目难点

    1.大桥主墩承台位于陡坡悬崖上,施工桩基前需要进行边坡开挖和防护,高度超过80米的边坡。

    2.主梁为单箱双室变截面箱梁,横坡2%、纵坡1.9%,全桥共计222个不同节段,梁高按1.8次抛物线变化,桥梁结构非常复杂,高墩大跨,施工难度大。

    3.主跨主梁结构节段较多,立模标高精度要求高。

    4.主梁预应力钢束既有平弯又有竖弯，空间位置复杂且与普通钢筋容易发生碰撞。

    5.索塔、斜拉索和主梁交叉施工,施工工艺流程复杂,组织难度大,一般常规手段难以保证工程质量和进度。

    （三）应用目标

    以二维图纸作为信息载体,不易携带、传递和保存。桥梁结构中存在一些复杂构件,传统CAD图纸对这些复杂构件表述比较困难,且非专业人士较难理解。另外二维CAD设计图纸在设计信息表述上也不够完整,设计者的意图,基本无法完整的传递给施工单位以及运营管理部门。

    BIM模型的应用使设计者的意图能够得到完整的传达,可以更加立体、直观、全面的展现设计成果,解决了传统设计方法表述不完整、不准确等问题,促使了设计方与施工方之间的良性沟通。设计成果的三维立体化展示,提高了项目的实用性,缩短了施工技术交底时间。

    图2全桥三维视图

    BIM技术在本项目的应用主要在施工图深化设计和施工过程管理,深化设计阶段包括,桥梁结构参数化建模、普通钢筋与预应力钢束深化设计,施工阶段索力优化；施工阶段主要包括：施工碰撞检查,施工进度控制，施工质量控制。

    二、BIM应用方案

    1.BIM模型算量:根据模型统计各节段工程量,进行施工图复核。

    2.Navisworks深化设计:对普通钢筋与预应力钢束碰撞检查。

    3.MidasCivil深化设计：施工阶段索力优化。

    4.项目管理应用：场景动画制作,施工进度管理,施工质量管理，施工资料管理。

    表1BIM应用软件

    三、BIM精细化建模

    1.深V峡谷建模

    在AutodeskCivil3D中,通过地形及环境坐标点创建地形曲面,载入到Revit中创建出场地,可直观的查看场地的三维效果,将桥梁的位置精确定位到经纬度。也可用于施工场地、便道和临时设施布设,为后续施工模拟仿真动画的创建做了准备。

    图3深V峡谷地形建模

    2.洪溪特大桥主体参数化建模

    在AutodeskRevit中，普通的建模方法有：拉伸、融合、放样、放样融合,但本桥为变截面箱梁,构造复杂,考虑到横纵坡和渐变梁高，普通方法难以精确建模。我们应用了创建类型目录和自适应构件的方法,快捷灵活的实现了三维空间中异型模型的创建,提高了建模的效率、精度。

    图4类型目录

    图5自适应构件

    3.洪溪特大桥钢筋建模

    Revit中钢筋建模可以使用速博插件快速的实现钢筋布设,但此桥为变截面箱梁,钢筋构造复杂需要根据图纸自行建模,全桥钢筋可分节段绘制,数据量较小,最后通过Revit链接,连接成全桥整体。例如在翼缘板底部曲线钢筋,需要单独绘制,点击绘制钢筋选择合适的工作平面,选择圆心端点弧或者起点-终点-半径弧命令进行绘制然后更改钢筋属性和保护层通过阵列方法完成绘制。

    图6普通钢筋

    为了便于锚固,常将预应力钢束沿着竖向和水平方向弯起,弯起的线形为直线和圆曲线的组合,钢束在空间的布置为复杂的三维曲线,使用Revit建模存在困难,需要使用几何形体软件建好后导入Revit。本项目使用Rhino绘制预应力钢筋不受精度、复杂、阶数或是尺寸的限制。首先在Top视图下绘制钢束的平弯、其次在Front视图下绘制钢束的竖弯,然后创建三维曲线。钢束的定位：根据图纸移动钢束中点或端点至Rhino原点,生成实体并导入Revit中定位。

    图7预应力钢束

    四、BIM技术应用

    1.基于BIM模型工程量复核

    在Revit模型中利用明细表功能按体积、族类别、标高等方式统计箱梁各节段混凝土的方量，可以精确地指导进料,造价等,实现工程精细化管理。本项目通过精细化建模与图纸的设计方量进行对比,发现图纸设计总工程量比模型统计工程量少5.3%。

    图8工程量统计表

    2.施工阶段索力优化

    在斜拉桥施工中，结构体系会发生显著的变化，施工中有可能产生比成桥阶段更不利的结果，所以斜拉桥的要做施工阶段分析。利用Midascivil的未闭合配合功能对图纸中施工阶段的索力进行优化，减少了施工过程中部分节段底板的拉应力。

    图9索力优化

    3.预应力钢筋与普通钢筋的碰撞检查

    ClashDetective利用BIM模型碰撞检查桥梁普通钢筋与预应力钢束,通过碰撞,检查系统整个模型并自动查找出模型中的碰撞点,生成需要的碰撞检查报告。桥梁预应力钢束主要分为五大部分：腹板、中跨顶板、中跨底板、边跨顶板、边跨底板,共66种272根预应力钢束,通过碰撞检查共368处撞点。

    如图所示,在对普通钢筋1号块与预应力钢束的碰撞检查过程中,检测到34处撞点,主要集中在顶板普通钢筋与顶板预应力钢束TY之间,后期对这些撞点进行优化设计,可以有效避免设计缺陷不足,降低了由于设计时考虑不周而引发的一系列错误,及时与设计单位沟通,最大限度的减少因图纸错误造成的损失,杜绝返工浪费现象。

    图10碰撞检查

    图11钢筋碰撞检查报告

    4.基于BIM模型的漫游动画制作

    通过在三维模型中进行漫游审查,以第三人的视角对模型内部进行查看。对BIM模型进行渲染处理,用较低的成本更快速的制作更真实的动画,对空间进行内部漫游动画制作辅助项目宣传展示和汇报。

    通过漫游、动画等形式提供身临其境的视觉、空间感受,及时发现不易察觉的设计缺陷或问题,加强事前控制,减少不必要的损失,有利于设计与管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审,加快报批工作。

    5.基于BIM模型的施工进度管理

    通过Revit模型导入到Navisworks软件,根据计划时间节点,在工程正式施工前,按照结构施工顺序模拟桩基、墩台、桥梁节段及桥梁附属等结构的生成,并关联进度计划,让模型按进度进行虚拟建造,通过可视化的预演练和施工过程模拟,检查设备空间位置和工艺实施的可行性,使得项目管理人员在提前预测项目建造过程中每个关键节点的施工现场布置、大型机械及措施布置方案,三维电子施工日志的录入和修改；根据计划和施工日志与模型关联的功能展示当前进度与计划的对比,并对滞后量进行预警；及时掌握桥梁节段的施工进度及验收,做到前期指导施工、过程把控施工、结果校核施工,实现项目的精细化管理。

    图13施工进度图

    6.基于BIM模型的施工质量管理

    传统的质量管理主要依靠制度的建设、管理人员对施工图纸的熟悉及依靠经验判断施工手段合理性来实现，这对于质量管控要点的传递、现场实体检查等方面都具有一定的局限性。采用BIM技术可以在技术交底、现场实体检查、现场资料填写、样板引路方面进行应用，帮助提高质量管理方面的效率和有效性。更好地实现工程项目的质量管理和安全管理。

    图14质量管理

    五、BIM应用总结

    通过Revit软件搭建了桥梁节段结构参数化族库；基于BIM模型的碰撞检查和深化设计,解决了普通钢筋与预应力钢束的碰撞、定位、下料难题；场景动画与施工进度模拟,优化了施工组织设计,减少返工,切实提高了项目管理水平。

    但是现阶段BIM技术的应用仍处于翻模阶段，而非“先建模，后出图”的正向BIM设计。正向BIM设计可以保证图纸与模型的一致性,提高设计完整度和精细度,增加模型的信息化和数据化，减少设计盲区,使施工组织和运维管理更加合理和高效。

    致谢：本工程系浙江交工集团文泰4标洪溪特大桥在建项目,感谢浙江交工集团提供支持。

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