中建一局三公司沙湖大道 项目部 湖北武汉 430000
摘要:BIM技术通过模型建立、数据分析等手段更加直观的反映整体工程建造实施内容,目前BIM技术在房建类项目已被广泛应用,但在市政项目的应用仍缺乏方向性,使用BIM技术指导市政工程实施为日后研究的关键方向,因此本文通过工程实例进行分析,旨在能够给予同类市政项目提供出相应的参考,使BIM技术成为市政施工的一项重要工具,拓展BIM技术的适用范围,推动BIM技术的发展。
关键词:BIM技术;市政工程;桥梁异型钢构架施工;桥梁顶推施工;
前言:随着城市跨快速化建设,桥梁项目日益增多,并且桥梁在满足使用功能的同时结构越来越多样化,桥梁附属声屏障也在全封闭声屏障的基础上增加诸多造型,丰富建设内容,与周围环境、建设规划理念相匹配,但随之而来的是更加复杂的施工及管理,BIM技术能有效帮助解决施工全周期出现的问题,通过施工模拟,建模分析,实现全方位可视化施工,使整体施工内容处于可控状态。
一.工程概况
沙湖大道跨徐东大街立交工程项目包括桥梁顶推施工、异型声屏障施工两大重点,顶推总重量约1400t,顶进总距离约为54米,工程体量相对不大,但项目顶推横跨城市主干道,施工全过程不可中断交通,因此对实施整体安全性及技术考验极大;同时异型钢构架与传统声屏障结合施工,整体造型为三维双曲,加工下料、现场吊装要求精度较高,施工难度较大,鉴于以上项目采用BIM技术对整体施工进行过程管控,对整体施工进行科学指导,对结构进行建模受力分析,直观明确受力薄弱点,保证安全平稳的实施。
二.BIM技术在箱梁顶推方面的应用
1.环境分析施工模拟
根据现状交通情况及施工现场实际场地布置,建立顶推施工模型,确定胎架基础位置,保证安全可靠的情况下,优化胎架布置位置,尽最大限度减小对现状交通的影响,调查各时间段交通流量,分析顶对施工对交通影响,由于顶推施工专业性强,施工工艺复杂,项目通过对顶推施工过程进行全周期建模,并进行施工模拟。
通过施工模拟减少返工,提高施工质量,提前掌握施工顺序,避免施工过程杂乱无章导致返工,提高了施工质量。可视化强,及时调整,提前建模能够提前发现施工过程可能出现的问题,进行工序优化提前做出调整。便于沟通,方便协作,各部门能够提前沟通协作,避免施工过程协作混乱。过程展示,真实直观,能够形象直观展示整个施工过程,提前预演,保证施工工期。
2.工况分析结构计算
本项目钢箱梁结构为变截面不等高钢箱梁,最大截面高差约为2米,传统的顶推施工工艺不能完成适应本项目,通过模型建立最传统的顶推工艺进行深化看,将鱼腹式箱梁底面进行预先人工调平,通过滑移支架与滑移纵梁实现箱梁顶推施工,由于本项目顶推附加措施较多,“凭经验”已经无法确定结构受力情况,
根据顶推施工过程各个工况特点,将各工况分别建模分析,清晰表示每个工况下梁体、支架、地基反力等数据,便于整体把控,为施工过程中结构应力和位移监测提供方向,计算软件采用midas civil,建立钢箱梁、滑块支架、整体模型,BIM技术实现箱梁顶推过程中数字化动态管理,避免不必要的错误产生,从而实现节约工期,快速建造的理念。
3.结合模型智能检测
根据整体深化模型以及各工况下受力分析,可清晰的了解梁体及架体整体应力变化,施工过程监测结合受力情况,对受力较大部位加大监测频率,整体监测更具有指导性,实时数据反馈给顶推总指挥台,通过应力变化、支架位移、轴线偏移等数据进行软件分析合理调整千斤顶顶力,从而实现顶推过程动态纠偏处理,实现数字化施工管理。
三.BIM技术在异型声屏障制作安装方面的应用
1.三维建模曲线下料
项目声屏障为异型双曲面结构,传统加工方式无法满足结构形式,因此项目通过建立的三维模型导出二维CAD图纸,再导入至生产机床计算机软件中进行原材料生产加工。根据设计图纸进行深化设计,建立三维立体模型,清晰掌握各部位细部构造及连接方式,让实操作业人员操作更有方向性,从而进一步保证施工质量及安全,同时通过建模分解,优化下料尺寸,减小材料浪费,具有一定经济效益。
2.模型指导实体预拼
为提前发现加工下料误差减小后期现场拼接误差,根据模型进行一比一布设胎架在场内进行造型段整体预拼装,整体过程相当于现场拼接预演,一定程度上加快现场施工进度,另外根据模型细化整体工程量,避免异形板材现场实体钢结构完成后再进行放样,缩短异型板体加工周期,操作更为精准。
3.模型分解优化吊装
建立模型后,分析整体结构受力形式,结合场内加工制造、交通运输、现场吊装焊接等情况进行结构整体分解,将造型段划分成若干构件,并对单个构件进行吊装模拟,分析单个构件吊装过程中变形,优化吊点设置位置,使整体构件在无应力的状态下实现连接,保证连接完成体系转换后结构整体受力符合设计要求。
四、BIM技术应用效益分析
1.质量控制
本工程运用BIM技术,使构件下料加工更为精准,减小结构加工误差,尤其避免宽焊缝质量通病的出现,对整体质量控制有显著提升,另外,运用BIM技术实现三维可视化交底,对类似于本工程的复杂结构更有指导意义。
2.安全管理
运用BIM技术进行施工模拟,由于本项目两个单位工程非常规结构,技术难度大,通过模拟施工,帮助项目提前发现安全管理薄弱点,有助于消除安全隐患,从而降低安全管理难度,事前预防有效控制。
3.成本节约
通过BIM技术建模计算,优化整体架体受力体系,对钢管立柱、临时基础有可靠依据的加大或减小,临时措施受力体系更为经济合理,并且不降低其安全储备系数,同时优化结构下料,减小边角废料的出现,达到成本节约的目的。
五、结语
综上所述,BIM技术在本项目已有较为具体的应用实例,通过模型建立、数据分析、科学准确的分析实施过程中的潜在风险,优化实施工工序,减小施工风险,对异形结构进行三维平面展开下料,提高构架加工的精准度,同时节约材料,具有一定的经济效益,对整体实体质量有更为规范的控制,BIM技术的应用可促进精品工程的产出,因此建议相似类型的市政项目加强BIM技术的应用。
[1]赵建峰,浅谈BIM技术在市政道路施工中的应用研究,四川建材,2021
[2]陈伟仁,BIM技术在市政路桥施工中的应用,建筑机械,2021
[3]颜超,BIM技术在复杂市政综合项目设计中的应用,中国高新科技,2021
[4]俞琦,基于BIM平台的市政桥梁工程设计与应用,智能城市,2021