【說橋梁】西安灞河大橋建設中的BIM應用
文章來源：三好股份
發(fā)布時間：2018-03-08 09:22
2016年6月30日，由華山路橋集團建設施工的、橫跨灞河東西岸的又一座大橋?qū)⒔ǔ赏ㄜ?，屆時，全長263.423米、寬12.5米的灞河大橋?qū)⑦B起藍田縣東、西城區(qū)，也為灞河增添了新的景觀。
灞河大橋位于藍田縣西區(qū)宏觀規(guī)劃經(jīng)濟新區(qū)，地處灞河沿岸，具有良好的生態(tài)景觀。該項目屬于城市支路，設計起點位于灞河東岸，終點位于灞河西岸，全長263.423米，寬度12.5米。
從結(jié)構(gòu)上看，該工程主要為上跨灞河橋梁，主橋部分為中承式系桿拱橋（鋼箱混凝土），跨徑為22+80+22米，三跨連續(xù)；主拱截面為二次拋物線；吊桿為PES.ECW7-37拉索，鋼絲采用環(huán)氧高強度鋼絲，橋面為現(xiàn)澆預應力系、橋梁加橋面板組成。引橋部分為截面0.95×0.99米的裝配式預應力空心板梁，跨徑為20+14x2米，三跨簡支。橋梁基礎為均勻摩擦樁，分為排樁和群樁兩部分，下部構(gòu)造為雙柱式墩身及蓋梁，橋臺采用樁柱式橋臺。
BIM虛擬施工：洪水汛期施工難題得以順利解決
灞河大橋的建造過程中遇到了很多困難，比如：
1.因洪水、支架穩(wěn)定性，后續(xù)的張拉工序等不穩(wěn)定因素，現(xiàn)澆支架的搭設困難；該工程所處灞河段補水主要受秦嶺山脈和陜南地區(qū)雨水影響，5月至10月份為河水水位最高時段，同時也是洪水頻發(fā)的高危時段，根據(jù)近10年水文資料顯示最高洪水水位超過4米，已接近河堤頂面。
2.工程體量小，容易造成工序銜接不到，出現(xiàn)窩工，材料周轉(zhuǎn)消耗過大的問題；
3.鋼結(jié)構(gòu)安裝中，定位和安裝過程控制的難度較大；
4.汛期內(nèi)施工受洪水影響造成的安全生產(chǎn)控制難度較大。
因為橋梁除了交通運輸，還應起到防備洪澇災害的作用。在灞河大橋的施工過程中，洪水問題都一一得以解決。在所有技術(shù)中最為重要的一點：本次大橋修建革新性的采取了BIM虛擬施工。在大橋施工前，已經(jīng)將大橋模型創(chuàng)建出來，使得每個人都可以直觀的看到大橋內(nèi)部的情況以及施工完成后的各種概況。而且在模型中可以反映各種各樣的問題，包括施工圖中可能存在的錯誤。
一．通過BIM模型虛擬施工，提前解決了大量平面圖無法預知的結(jié)構(gòu)碰撞問題在鋼拱肋合攏上，由于洪水的影響和工序的限制，鋼拱肋合攏安排在11月底進行，運用了BIM虛擬施工技術(shù)，提前在加工場內(nèi)進行預合攏拼裝，并對一些小型構(gòu)建進行提前焊接，避免了施工現(xiàn)場拼裝及低溫焊接，現(xiàn)場合攏焊接時間選定在中午溫度最高時段，并對焊接件提前預熱以保證焊接質(zhì)量，同時也運用BIM虛擬施工技術(shù)，對鋼拱肋合攏進行精準控制。
二. 通過建立BIM精準模型，全方位展示復雜結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對復雜結(jié)構(gòu)的精準算量包括主拱鋼結(jié)構(gòu)工程量計算、結(jié)構(gòu)混凝土計算、鋼筋計算等等，通過準確算量，不僅減少了大量傳統(tǒng)計算時間，而且通過與設計量進行對比，發(fā)現(xiàn)了設計量的偏差，并通過設計變更，爭取了經(jīng)濟效益。
另外，通過模型對現(xiàn)場施工進行安全技術(shù)交底，做到了簡單、直觀、通俗易懂，使技術(shù)人員及現(xiàn)場作業(yè)人員，更容易熟悉施工過程中的重難點控制，確保了工程質(zhì)量。
三. 通過BIM技術(shù)與力學模型相結(jié)合，有效地進行了結(jié)構(gòu)受力分析，對橋梁支架布置形式更科學、更合理，既保證了工程施工安全，又節(jié)約了費用。
BIM技術(shù)的優(yōu)化與發(fā)展
BIM是建筑信息模型的簡稱，早已在國外施行10余年，中國的BIM建設仍在普及中。現(xiàn)在國內(nèi)涉及BIM領(lǐng)域的軟件包括revit等，但BIM學習除了理論，還應包括實訓操作。這方面的軟件相對匱乏：三好BIM仿真一體化教學實訓系統(tǒng)引入BIM技術(shù)（建筑信息模型），結(jié)合游戲引擎UNITY3D，以平臺數(shù)據(jù)庫為支撐，將建設行業(yè)中涉及到的施工工藝、項目管理、材料、測量、構(gòu)造與識圖等專業(yè)知識通過仿真技術(shù)進行呈現(xiàn)，同時具備考試模擬、職業(yè)測評等功能并通過交互式的方式進行教學實訓工作。
那么BIM在此次灞河大橋的施工中運用最廣泛的功能是什么？答案是：建模。
BIM建模：消除施工疏漏，獲取最優(yōu)方案
BIM技術(shù)的一大優(yōu)越性就是其模擬功能，在建造前已經(jīng)把整個施工模擬出來，獲得了對項目完整的理解，迅速找到最優(yōu)的設計方案，發(fā)現(xiàn)并解決設計方案中潛在的不合理預算投入和設計過程中的疏漏，真正施工過程中一切均在計劃之中。
BIM建模：有效管理團隊，提高合作效率
BIM技術(shù)創(chuàng)建了一個每個人都可以非常容易觀察、探究和理解的3D模型，從而使團隊合作更為有效，與設計師溝通其設計意圖更為便捷，更方便與承包、分包團隊及他們的供應商、合作伙伴、客戶討論、審核，減少了交流時間，提高所有參與方對項目的理解。
BIM建模：模擬真實施工，提升施工品質(zhì)
BIM也可以很容易模擬真實施工過程。項目模型成為連接時間、費用和任何數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡數(shù)字信息中心，這給出了一個項目的全貌，保證工程按計劃順利實施和按時交付。借助BIM卓越的發(fā)現(xiàn)與搜索工具，實行高效快速的設計交流審查，確保了項目實施速度，并進一步改善了設計方案的品質(zhì)。
盡管理論上BIM的功能齊備，但此次華山路橋集團首次使用BIM建設橋梁工程，將BIM的應用做了相應優(yōu)化：
一是在后續(xù)項目中，對整體項目（從工程招標對甲方的施工工序動畫模擬演示，到施工完成時工程量的結(jié)算）進行貫穿整個項目的BIM技術(shù)應用，使得BIM技術(shù)為工程創(chuàng)造出更大的效益。
二是在工程投標階段就實現(xiàn)BIM技術(shù)與相對工程的同步運行。
三是在施工現(xiàn)場實現(xiàn)與BIM技術(shù)更加密切的結(jié)合。大到構(gòu)建材料算量、結(jié)構(gòu)碰撞等常規(guī)應用，小到臨時性小構(gòu)件的設計等。
中國的BIM技術(shù)真正應用起來，與國外先進技術(shù)仍有差距。特別是建模、算量等各方面與造價算量相關(guān)的工程前期工作都存在滯后性，而在模型中反映細部的問題，在施工過程中比較難實現(xiàn)，所以此次灞河大橋的案例對于以后BIM在橋梁等方面的技術(shù)普及有重要的意義：
第一，BIM技術(shù)在施工企業(yè)的落地，首先應設立試點項目，且應該有現(xiàn)場專業(yè)的技術(shù)人員牽頭實施；
第二，企業(yè)BIM中心的工作要點不應該是建模這么簡單，應該首先要搭建穩(wěn)定的企業(yè)BIM管理組織構(gòu)架，讓基層的BIM應用常態(tài)化，培養(yǎng)BIM技術(shù)人才深入研究BIM，同時建立完善企業(yè)的BIM族庫；
第三，企業(yè)的根本目標就是盈利，BIM技術(shù)的應用能夠為企業(yè)降本增效，提高企業(yè)的核心競爭力，未來的建設領(lǐng)域，科技創(chuàng)新才是核心競爭力，因此BIM技術(shù)大有可為。
