BIM技術(shù)在鐵路橋梁模板施工管理中的應(yīng)用研究

文/張勛鵬 中鐵十局集團青島工程有限公司 山東青島 266011

1、工程概況

以某鐵路橋梁工程為例，該工程為某鐵路工程特大橋的一部分，全長14.45km，管內(nèi)包含了3 處連續(xù)梁、1 孔非標梁，其他為T 梁。結(jié)合區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)地形條件，本工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多采用鉆孔灌注樁，樁基直徑存在著大小的差異。在橋梁墩部結(jié)構(gòu)中，采用雙線圓端形實體橋墩、雙線圓端形固定橋墩，而整個橋臺結(jié)構(gòu)采用雙線一字形橋臺。在本工程中，包含的樁基結(jié)構(gòu)較多，且整個混凝土施工面積較大，模板施工具有復(fù)雜性。

2、基于BIM 的鐵路橋梁參數(shù)化模型創(chuàng)建

在鐵路橋梁模板施工過程中，參數(shù)化模型的建立要根據(jù)工程的設(shè)計圖紙，應(yīng)用Revit 軟件來構(gòu)建完善的BIM 模型，在該模型內(nèi)，包含了鐵路橋梁工程的所有信息以及具體的細化模型，比如樁基、承臺、墩身、模板等。在實際的施工過程中，根據(jù)工程建設(shè)的要求，實現(xiàn)模型的深化設(shè)計，保障在鐵路橋梁工程中，所有的施工工藝等能夠達到工程的質(zhì)量標準。在建模之前，要對橋梁中所包含的各種構(gòu)件等加以詳細劃分，并創(chuàng)建相應(yīng)的分構(gòu)件族，應(yīng)用尺寸標注法在模型內(nèi)添加各種參數(shù)，形成模板塊，如圖1所示。

在應(yīng)用BIM 模型進行T 梁的模型創(chuàng)建者紅，要充分應(yīng)用Revit 軟件，該軟件本身具有建筑設(shè)計、MEP 工程、結(jié)構(gòu)工程與施工領(lǐng)域等多方面的功能，在橋梁工程中的應(yīng)用中，尤其在變截面箱梁中，由于其本身缺乏系統(tǒng)族，需要單獨應(yīng)用拉伸、融合、旋轉(zhuǎn)、放樣與放樣融合的方式來進行模型的創(chuàng)建，在T 梁模型的創(chuàng)建中，要充分應(yīng)用Revit 軟件來實現(xiàn)。T 型梁模板的創(chuàng)建過程中，需要進行T 梁的參數(shù)化，參數(shù)化主要包含了兩種方式，前者將盡量多的截面構(gòu)造相似的構(gòu)建封裝于一個族中，這種參數(shù)化方式的優(yōu)勢是適用性較高，而缺點是控制參數(shù)相對較多且相對復(fù)雜，而另一種參數(shù)化方式主要是根據(jù)截面的差異性，將構(gòu)件在不同的族類型中加以封裝，這種方式下，其控制參數(shù)相對較少，使用方便，但是其適用性相對較低。

圖1 模板族示意圖

掛籃模板的創(chuàng)建過程中，要充分應(yīng)用MIDAS/Civil 建立三角掛籃總體模型，在該模型中，對前支點、后部錨桿等施加一定的約束力，其荷載主要包含了混凝土、掛籃自重荷載、模板荷載、混凝土澆筑與振搗荷載等，將這些全部的荷載逐步轉(zhuǎn)化為作用于底模縱梁及內(nèi)外滑梁的線荷載，進而獲得各個桿件的內(nèi)力值、應(yīng)力值與變形值等。

3、Revit 模板周轉(zhuǎn)方案優(yōu)化設(shè)計

對鐵路橋梁模板施工管理而言，在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中，要充分根據(jù)工程的施工計劃、模板配置與周轉(zhuǎn)方案等，對鐵路橋梁的相關(guān)施工情況等進行模擬，模擬過程的實現(xiàn)主要是為了進行施工方案科學(xué)性、合理性的檢查，根據(jù)模擬結(jié)果，有關(guān)人員可以直接對工程設(shè)計與施工方案等進行優(yōu)化與調(diào)整。近年來，為實現(xiàn)良好的模擬效果，在Revit 軟件內(nèi)，逐步開發(fā)了一種新型的橋梁裝配式模板自動匹配系統(tǒng)，該系統(tǒng)的建立能夠在鐵路橋梁工程中實現(xiàn)模板的自動匹配，并且該系統(tǒng)還兼具模板統(tǒng)計與方案檢查的功能，這些功能的實現(xiàn)有效實現(xiàn)了對模板周轉(zhuǎn)方案的驗證，使得該系統(tǒng)內(nèi)可以自動進行模板的周轉(zhuǎn)計算。

4、基于BIM 的鐵路橋梁模板施工管理

4.1 施工動態(tài)監(jiān)控

在鐵路橋梁工程中，為保障模板施工管理的整體效果，有關(guān)人員要充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的管理優(yōu)勢，提高精細化管理水平，在施工過程中，做好模板監(jiān)控數(shù)據(jù)、考核指標等的有效管理，并將這些內(nèi)容作為模板管理的基礎(chǔ)，實現(xiàn)在模板周轉(zhuǎn)的有效管理，并保障預(yù)留數(shù)據(jù)接口的準確性，這些信息、數(shù)據(jù)等的有效管理保障了在后期的工程管理中，能夠直接利用這些信息數(shù)據(jù)等。比如，以Luban BE為主要的平臺，能夠快速實現(xiàn)模板的基礎(chǔ)配置等，隨后將Revit 模型導(dǎo)出，將導(dǎo)出的結(jié)果直接上傳至Luban BE 平臺，使得在模板施工過程中，能夠充分應(yīng)用這些數(shù)據(jù)來實現(xiàn)工程的有效管理。基于BIM技術(shù)的鐵路橋梁模板施工中的應(yīng)用，最為明顯的優(yōu)勢就是其可以在施工過程中實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控，實時反映模板施工的整體效果。

4.2 可視化交底

隨著我國鐵路橋梁工程項目的增多，一些鐵路橋梁工程實施的難度相對較大，在后期的橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，要考慮的工程因素相對較多。由于BIM 技術(shù)具有可視化特征，其可以在鐵路橋梁模板工程施工時，建立三維化的動態(tài)模型，進而在該模型內(nèi)對相關(guān)的橋梁模板結(jié)構(gòu)等加以模擬與分析，有效實現(xiàn)了模板方案的優(yōu)化。此外，對于模板技術(shù)方案交底過程中所涉及的不直觀、不清晰的情況，可以借助于4D 虛擬動畫技術(shù)，將有關(guān)的施工方案等加以直觀呈現(xiàn)，了解施工中需要重點關(guān)注與處理的問題。

4.3 工序模擬

由于BIM 技術(shù)本身具有一定的模擬特性，這就使得在鐵路橋梁模板施工過程中，能夠結(jié)合工程的實際情況，對有關(guān)的施工方式等加以三維模型構(gòu)建，在模型的建立過程中，有關(guān)人員可以直接進行施工工序等的模擬，從而使得施工人員從模擬的過程中直接掌握施工存在的潛在隱患，進而在模板施工過程中注意這些環(huán)節(jié)的技術(shù)處理。

結(jié)語：

BIM 技術(shù)作為一種新型的工程技術(shù)，由于其本身具有可視化、模擬性等技術(shù)優(yōu)勢，在很多工程領(lǐng)域得到了極為普遍的應(yīng)用，尤其是在鐵路橋梁模板工程中，BIM 技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)模板方案的優(yōu)化，保障模板周轉(zhuǎn)方案的科學(xué)性，提高工程施工的整體質(zhì)量。