BIM技術在橋梁預應力結構中的應用研究

劉中華

【摘要】預應力是橋梁施工中一種常見的施工技術，施工質量的好壞控制直接影響橋梁結構安全性和使用壽命。本文依托武漢北四環線1標項目，應用Revit2018對預應力構件進行BIM模型建立，從預應力筋下料、波紋管定位、骨架鋼筋安裝等方面控制，通過Navisworks2018進行碰撞檢測，找出圖紙問題，提出深化設計方案，同時將BIM模型及復雜細部節點導入e建筑云平臺，現場管理人員可通過手機客戶端對工人進行交底，將以提高預應力結構質量管控。

【關鍵詞】BIM技術；橋梁；預應力；結構應用

武漢北四環線1標項目共有5座特大橋、2座匝道橋，其中的35聯現澆箱梁、2416榀預制小箱梁、跨劉大路分離立交橋48座大懸臂蓋梁及11座空心薄壁蓋梁均為預應力結構，預應力施工應用范圍廣、結構工程量大，加上高速公路建設要求較高，預應力結構施工質量控制十分重要。項目采用Revit2018建模，指導結構預應力安裝及施工；利用Navisworks2018找出碰撞點，施工前提出深化設計方案，避免返工；運用e建筑云平臺，從手機端查看輕量化模型對現場構件施工進行針對性跟蹤管控，達到質量管控有效性。

1、預應力控制難點

預應力在橋梁施工中應用較為普遍和廣泛，其施工技術影響因素多，針對本項目工程，控制難點主要表現為以下幾點：

（1）預應力現澆箱梁截面尺寸較大，曲線變化段多，腹板及橫梁位置處鋼筋排布密集，預應力管道和結構鋼筋的相互干擾，線形控制困難。

（2）預應力體系受力復雜張拉難度大、控制不到位將影響結構施工質量。

（3）波紋管成孔的預應力管道線形定位偏差大，容易造成管道摩阻系數大。

（4）預應力結構在施工過程中，具有其不可逆性。

針對預應力結構的特點與施工需求，依托本項目預應力結構，項目開展基于BIM的預應力結構施工過程前的控制與優化、過程管控等方面研究。

2、BIM技術應用實施

2.1 應用流程

預應力結構三維模型創建→碰撞檢測→施工深化設計→施工前期交底→安裝過程控制

2.2 模型創建

預應力結構包括混凝土結構、預應力鋼絞線、鋼筋，在對設計圖紙進行詳細熟知后，通過revit2018+autocad進行模型創建。對于形狀較為規則的預應力構件（大懸臂蓋梁、門型薄壁蓋梁、預制小箱梁）可以采用拉伸、放樣融合等傳統的方式進行創建。

變截面曲線型預應力箱梁根據測量放樣出的樁位點x、y、z三維坐標，導入autocad形成三維多段線放樣路徑，接著將多段線通過pedit、spline命令將其轉為空間樣條曲線，再在自建常規族中導入cad空間樣條曲線，載入箱梁體量族進行曲線型現澆箱梁模型創建，預應力鋼絞線的定位布設采取同樣方法操作。

2.3碰撞檢查

三維模型創建完成后，利用Navisworks在模型中對預應力結構鋼筋、波紋管進行碰撞檢測，找出構件沖突點，進而實際施工時做好調整，便于后續施工。

2.4變更及深化設計

根據碰撞點找出影響預應力管道位置的鋼筋，在不影響結構受力的情況下進行鋼筋圖紙變更。項目技術部利用BIM建模，對預制小箱梁進行revit建模，經過碰撞檢查得知小箱梁底板8根14#鋼筋同N4預應力鋼束存在位置交叉點，及時向業主技術部、設計單位溝通，對其進行變更。

由于預應力現澆箱梁施工過程的繁瑣，再加上項目施工工期緊張，按照現有設計單端張拉順序無法平行施工，為確保現澆箱梁施工進度滿足總工期要求，項目部對張拉順序影響的漢施互通匝道橋及相接扇子湖特大橋現澆箱梁進行調整：CK0+152、DK0+283.060、EK0+282.17匝道橋第2聯由單端張拉變更為橋面張拉，扇子湖特大橋右幅第3聯、第7聯、右幅第8聯由左端單端張拉改為右端單端張拉，使得其相鄰匝道能進行平行施工。

通過將前期建好的現澆箱梁Revit模型，導入Midas Gen，依據預應力張拉方式的不同，對模型預應力筋的開始點和結束點數量和位置、設計控制應力值σcon等進行參數設置，通過驗證張拉方式變更后施工能夠滿足設計施工質量要求，設計院也同意項目部變更申請。

2.5施工前期交底

利用建立的模型進行工藝工序可視化模擬，對項目管理人員及勞務隊進行可視化技術交底。

2.6過程控制

利用Revit建模軟件對變更后的鋼筋、預應力束圖紙進行下料出圖，用于指導現場加工，通過將過程技術資料、質量整改通知單及安全生產檢查記錄等信息錄入至e建筑云平臺，把質量、安全等管理信息在平臺上整合，同時將輕量化BIM模型、細部節點信息導入，現場責任工程師和質檢工程師可利用手機移動客戶端進行查看，對施工過程進行控制，輔助管理。

總結：

BIM技術在橋梁施工中應用大部分還只停留在設計階段，類似于預應力結構不同時段力學性能和變形狀態、張拉壓漿施工階段質量安全檢測等還沒有得到有效應用，同時單一的BIM應用軟件存在局限性，各種BIM軟件的運用有待共同發展和相互銜接，隨著BIM全壽命周期應用的推廣發展，還要從軟件的功能級應用，向多端系統平臺、集成管理等方向進行。

參考文獻：

[1]于大成.BIM技術在轉體橋鋼筋和預應力鋼束碰撞檢查中的應用J].工程技術，2018，10.

[2]張建平，李丁，林佳瑞..BIM在工程施工中的應用施工技術[J].施工技術，2012（8）下.

[3]田俊.淺談預應力施工技術在高速公路橋梁施工中的應用[J].科技天地，2011（10）.

[4]洪磊.BIM技術在橋梁工程中的應用研究[M].西安交通大學，2012.

[5]牛亮，張世敬，于苗.基于BIM技術的建筑信息平臺的建立[J].信息記錄材料；2017年10期.