研究:桥梁工程BIM技术的应用方法

随着经济的发展,桥梁工程的建设项目越来越多,大型、特大型桥梁项目的增加对桥梁工程的施工提出了更高的要求。桥梁施工存在施工环境复杂、施工周期长、设计复杂、构件繁多,体积庞大等诸多问题,BIM的应用在逐步缓解这些问题。下面带大家学习桥梁工程BIM技术的应用方法:

1、桥梁工程BIM建模

根据二维的设计图纸,依照国家和地方相关设计标准,利用BIM技术创建桥梁三维模型,建立的三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点,同时该模型反映了设计师的设计思想和工作成果。反映出设计院交付的成果的质量和深度,对其成果质量和水平能够起到客观反映。

根据模型,形成对二维图纸中的设计错误,信息不完整、设计描述错误等明显错误的报告,对二维图纸的质量进行客观评价,同时通过桥梁的BIM模型进行桥梁深化设计。

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图1:桥梁工程 BIM模型

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图2:承台大样

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2、BIM设计方案对比

由于桥梁工程地质、环境、人文比较复杂,选择一个好的设计方案显得非常重要。传统二维设计方法和多人协同工作专业分工的模式,从表面形式来看,设计师通过二维的图纸来表达三维的结构形式,而缺少结构的三维模型,除了容易出现结构的表达的不够清楚外,还常常出现绘图的错误,这些限制导致了施工图纸设计深度不够。而BIM技术提供了非常好的解决方案,三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点,基于其特性,将BIM技术应用于工程的实际施工。同时BIM可使结构与地质、环境、相结合,很好的为设计人员提供设计选择方案。

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图3:BIM设计方案选择流程图

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图4:方案对比示意图

3、协助设计

二维的设计图纸不能精细地表达各个复杂节点的对接,而BIM可以建立对应的族,通过族精细的表现复杂节点,从而优化设计,让施工更加明了。

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图5:复杂节点三维精细化设计

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图6:结构与结构协同设计

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图7:结构与管线协同设计

4、临时工程的建立

桥梁设计位置一般周边环境比较复杂,临时结构较多,传统的二维设计图纸不能很好地表达临时工程,只能作为施工的参考,而BIM模型可以体现桥梁结构与周边环境的情况,根据实际情况建立临时工程,很好的解决了临时工程建立的不到位,带来后期施工困难。

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图8:临时工程的设计

5、图纸会审

将各个专业BIM模型整合起来,形成一个完整的BIM模型。通过BIM模型支持业主、监理、施工以及设计院对设计图纸进行会审。

基于BIM 的图纸会审是在三维模型中进行的,各工程构件之间的空间关系一目了然,通过软件的碰撞检查功能进行检查,可以很直观地发现图纸不合理的地方。

基于BIM模型的图纸会审,高效,准确,准确发现设计成果中的内容缺漏、表述不清、相互矛盾等问题,供各方提出问题并讨论优化优化方案。

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图9:梁内板件关系检查

6、综合管线优化与深化

综合协调各专业之间的矛盾,统筹安排管线的空间位置及排布,制作管线综合平面图、剖面图、节点三维示意图等深化图纸,以避免空间冲突,尽可能减少碰撞,严格控制错误传递到施工阶段。提升设计净空、减少施工返工、提高工作效率和质量、加快施工进度。

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图10:管线综合安装示意图

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图11:综合管优化设计示意

7、漫游动画

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。

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图12:漫游展示动画示例

8、预留洞检查

在桥梁工程中,综合管线在水平方向从一个空间通到另一个空间时,需要预埋位置。构件预埋位置不当,会严重影响桥梁后续施工及桥梁结构受力及外观,所以精准定位显得尤为重要,而BIM可以很好的解决这个问题。

管线预留预埋孔洞设计是利用BIM模型,在设计优化深化后的BIM模型基础上,把管线构件精确位置在二维施工图上标识出来,生成专门的管线预留预埋孔洞设计图纸,由施工单位在进行结构施工时,一次性把将来管线穿过的孔洞留下来,这些孔洞可在管线安装施工时直接使用。管线预留预埋孔洞避免了结构施工中定位不精确,导致二次开口,避免结构受到破坏,提高了施工工作效率和质量。

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图13:综合结构留洞图示例

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图13:综合结构留洞图示例

9、净高分析

利用BIM桥梁模型,对桥面净高控制要求区域进行净高分析,从而确定净空高度,编制整体净高分析图和净高分析报告,提前发现设计不满足要求位置并采取措施优化净高,保障桥孔符合通航要求。

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图14:净高自动巡查示例

10、碰撞检查

利用BIM模型的碰撞检查各专业设备之间的碰撞、管线与桥梁结构部分的碰撞以及桥梁结构本身的碰撞,通过碰撞检查系统整个专业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。

通过BIM的碰撞检测、信息化等特点,结合工程实际,对工程的施工工艺及施工难点进行解决把各个专业BIM模型进行合并,在施工之前,进行各专业设计图纸检查,提前发现图纸问题,查找结构与结构、综合管线与结构、钢筋与预埋管线的冲突,及时发现可能存在的问题并施工之前进行设计调整,减少设计图纸自身错误或者冲突导致的工程变更。

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图15:结构与结构碰撞检查

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图16:钢筋和预埋管碰撞检查

11、车辆通行模拟

将已完成道路、桥梁BIM模型,导入模拟软件中,通过交互式操作,检验车辆通行过程中可能存在的障碍干扰,如:校核转弯半径、坡度和净高,体验道路标识、指引是否明显、出入口设置是否合理等。

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图17:车辆通行模拟示例

12、交通疏解模拟

通过对道路、桥梁交通疏解方案,进行交通疏解模拟,达到安全文明施工,将车辆通行、市民正常出行的影响降低到最低,保障施工有序进行。

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图18:交通疏解方案模拟

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图19:施工阶段交通疏解方案模拟

13、BIM算量

基于BIM模型,计算出清单和定额工程量进行工程量计算分析,快速输出计算结果,生成工程量清单,从而检查和发现造价咨询成果问题,避免漏算错算,为工程工程结算和竣工决算等成本工作提供有力支持。

  • 深化施工BIM模型,完善建筑信息模型中的与计算成本相关的信息;
  • 利用BIM算量软件,按业主确定的清单形式,计算桥梁工程程量,生成工程量清单;
  • 将得到的工程量清单作为评价造价咨询企业成果文件质量的依据、作为工程施工阶段工程结算和竣工决算对量的依据;
  • 对于设计变更,利用BIM模型快速分析出变更前后的工程量变化情况,作为变更的决策依据和签证材料。
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图20:工程量汇总信息

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图21:工程量明细表

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图22:变更分析

随着BIM技术的应用研究不断深入,其在桥梁施工中的应用将越发广泛,势必引发一场新的技术变革。

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