基于BIM技术的九溪大桥4D施工模拟.docx

基于BIM技术的九溪大桥4D施工模拟李雅杰摘要：建立了标准的曲线桥核心构件族库和临时构件族库，完成了九溪大桥BIM模型的建立。将BIM模型导入Navisworks2018平台中进行分析处理，利用TimeLiner功能把模型构件与时间维度相关联，实现了九溪大桥施工过程的4D模拟。关键词：桥梁工程，九溪大桥，BIM，4D模拟，施工目前，通过BIM软件，建筑图纸已经能够实现100%出图。但从长远看，BIM的应用价值不应该仅仅体现在设计阶段，更应该在建设项目全寿命周期中体现其价值。施工阶段作为承上启下的阶段，充当着将设计意图付诸实施，转化为建筑成品的重要作用，因此，在施工阶段应用BIM蕴藏着极大的价值。在国外，BIM技术在施工中的应用研究开展较早。目前开发了动态建筑信息模型数据库，该数据库的建立为项目的不同参与方提供了交流以及获取信息的平台。然而，我国对于BIM技术在项目施工中的应用研究起步较晚，通过建立4D施工资源信息模型，开发了4D施工资源管理平台，实现了施工阶段对材料、机械等施工资源的动态管理，并通过在BIM模型中集成工程量信息，实现了对成本的实时监控。建立了参数化BIM模型，重点对碰撞检测、4D施工模拟和施工进度管理等进行研究，探索了BIM技术在桥梁施工中的应用。本文将BIM技术应用到九溪大桥的施工过程中，采用核心建模软件Revit建立包含完整工程信息的全桥BIM模型，然后进行4D施工模拟。1工程概况本项目为滨海东大道（翔安东路-莲河段），起点与在建的滨海东大道（澳头至大嶝大桥段）顺接，沿线与翔安东路、望嶝北路、溪东路、机场快速路、莲河东路等相交，终至厦门与厦门交界处与规划厦门滨海大道相接，路线全长8.711km，路幅宽60米。九溪大桥全长498m，上部构造为PC现浇连续箱梁;九溪大桥呈曲线型，桥面受力左右不均，浇筑质量难以控制，运用BIM技术分析桥梁受力，有效提高施工质量。2BIM模型的建立2.1建模流程由于九溪大桥为曲线型结构，考虑国内外各BIM建模软件的优缺点及适用条件，最终选择采用AutodeskRevit软件，依据标准进行九溪大桥的核心建模工作。Revit软件最大的优点就是建模自由度高，可以根据需要建立各种复杂截面的构件模型。首先，利用Revit软件中“族”的概念，把曲线桥桥的每一个结构构件看作是一个构件族。依次建立钢便桥及钻孔平台、桩基础、承台、墩柱、现浇梁等参数化构件族。然后将这些构件族载入项目中心文件中，根据各构件的空间位置及逻辑关系，更改其标高、平面坐标等参数，并添加相关属性信息，最终形成结构的整体模型，即核心BIM模型。图2为利用Revit平台进行九溪大桥BIM建模的整体流程。2.2核心构件族库的建立根据九溪大桥的设计信息，采用Revit软件绘制构件轮廓，然后通过拉伸、融合等工具生成三维模型，并按照标准定义构件特性参数形成参数化构件族库。本曲线桥中自建的参数化构件族库包含钢便桥及钻孔平台、桩基础、承台与墩柱、现浇梁等族库，可通过更改参数信息生成任意尺寸的构件。各构件族库为BIM模型的最小单位。在Revit中，按照施工图创建项目的控制标高和轴网，然后在相应平面视图中依次载入各构件族库，并通过拼组形成模型组件，添加材料、施工工艺等各种工程信息，形成包含完整工程信息的BIM模型。具体过程如下：钢便桥及钻孔平台，钢便桥主便桥设置在桥梁左侧，P5～P12墩设置支便桥及钻孔平台。主便桥宽7m，长335米，支便桥宽6米、9米两种形式，钻孔平台尺寸根据承台尺寸设定;桥桩基采用嵌岩桩桩基础，总共178根;九溪大桥设计有27个承台，其中13个承台位于陆地，16个承台位于九溪水域中;墩身高3.6m-15.4m，根据设计信息建立各构件参数化族库，再将桩基、承台与墩柱按照空间位置关系进行拼组，形成组件，见图4，即可方便查看桩径、桩长、承台与墩柱尺寸等工程信息。当钢便桥及钻孔平台、桩基、承台、墩柱与现浇梁等族模型全部建立完成后，再将它们载入Revit同一项目文件中，根据各构件之间的空间位置关系，调整轴网及标高，最终形成了九溪大桥的全桥BIM模型，3施工过程模拟3.1总体施工方案模拟本曲线桥按照自下而上、先中间后两边的施工顺序，首先施工钢便桥及钻孔平台、桩基、承台、墩柱，再采用支架法施工现浇段桥梁，分节段浇筑各主梁梁段，最后施工护栏，完成桥面铺装。将本文建立的BIM核心模型导入Navisworks2018中进行分析处理，利用TimeLiner功能将模型构件与时间维度相关联，形成4D模型，从而进行施工过程模拟。对于桩基础，首先施工钻孔平台，然后采用旋挖钻机钻孔施工。由于承台埋深较大且此处地下水丰富，承台采用钢板桩支护施工。墩身高度H≤8m墩（即九溪大桥1-4#台墩柱）施工采用一次性浇筑墩身砼的施工方法;墩身高度H>8m墩（即九溪大桥5-1