BIM技术对悬浇梁线形控制

陈正新金建锋

摘要：文章基于建筑信息模型快速发展背景，围绕BIM技术在施工过程中应用使跨绕城高速悬浇梁达到理想的几何线形。通过对BIM技术对挂篮的模拟施工、监测数据定时跟BIM模型数据做对比研究。在BIM模型中通过合理的施工参数调整进行预拼装，提出合理的意见，使现浇悬浇梁成型质量满足设计要求的应力状态和几何线形，为今后悬浇梁施工技术的发展提供了借鉴参考。

关键词：BIM，悬浇梁施工，线形控制，高程控制

Controlthebeamcurveandelevationofthecross-girdergirderthroughBIMtechnology

JINJianfeng1，ChenZhengxin2

（Ningboconstructiongroupco.LTD，ZhejiangNingbo315000）

Abstract：Basedonthebackgroundofrapiddevelopmentofbuildinginformationmodel，applicationofBIMtechnologyinconstructionprocess，inordertoachievetheidealgeometryofthecross-towncantileverbeam.SimulateconstructionofhangingbasketthroughBIMtechnologyandmonitoringdataistimedtotheBIMmodel。Throughreasonableconstructionparametersadjustment，Thepre-assemblyshallbeadjustedbyreasonableconstructionparametersintheBIMmodeltoGiveareasonableopinion，Thestressstateandgeometriclineshapeofthecast-in-placecantileverbeamcanmeetthedesignrequirements，whichprovidesareferenceforthedevelopmentofcantileverbeamconstructiontechnologyinthefuture.

Keywords：BIM，Constructionofsuspendedbeam，geometrycontrol，elevationcontrol

BIM即建筑信息模型是指建设工程的物理特征和功能性等信息的数字化集成，具有数字化承载及可视化表达等功能。基于BIM模型开展现场施工方案模拟，根据施工现场反馈的数据进行施工方案优化，提高工程的施工效率，有利于提高工程建设效率，缩短工程建设周期；有利于提升建筑的整体质量、使用寿命；根据浙江省住房和城乡建设厅发布《浙江省建筑信息模型（BIM）技术应用导则》关于BIM技术应用模式分为全生命周期应用及阶段性应用，鉴于目前行业内BIM应用于房建项目中的冲突检查和三维管线综合取得成果较为丰硕，但市政行业这一块较为薄弱。

BIM技术不仅可以应用于施工前期的图纸，在施工过程中，一方面可以更为直观的看出改轮廓的部位，另一方面可以找出许多不合理的地方。利用BIM进行施工模拟技术，不仅对整个施工有一个直观的了解，同时可以让管理者实时掌握施工的进度，充分调动现场资源，最大化的利用现有条件创造更大的效益。同时还能总结施工中现有可能存在的问题，为下一步工作的开展做好铺垫，本文依据现有项目，根据现有施工工况做出相对应的BIM应用。

1工程概况

宁波市轨道交通4号线是宁波轨道交通线网西北—东南向的快速客运通道，起点站为慈城站，终点站为东钱湖站，全线线路约35.95km，其中高架线10.2公里，由宁波市建设集团股份有限公司承建。官山河站~长兴路站区间高架段上跨宁波绕城高速施工，跨绕城高速QJ02D30~QJ02D34墩为预应力连续梁，跨径组合为38.2+65+62+34.8m，采用悬浇法施工。

2BIM技术对悬浇梁曲线及高程控制

2.1概述

悬浇梁的施工质量控制的对曲线及高程控制主要包括：1、挂篮前移定位标高（主要包含结构设计标高、施工预拱度、挂篮在浇筑时的变形）2、混凝土浇筑后标高3、预应力张拉后的标高，其中控制重点还是关于挂篮变形。

2.2施工准备阶段策划

2.2.1BIM模型建立

根据项目施工图建立相关BIM模型，模型进度按照建模规则建立主要内容包含设计几何参数、里程参数、工程量信息等，为了方便后期悬浇梁的调整建立的参数化箱梁，防止因为不可控的因素导致箱梁的轻微变形，为了达到控制目标是成桥后桥面高程误差控制在规范允许方位内，我们将箱梁进行微调来确定下一步的挂篮定位标高，在规范允许的范围内将箱梁进行微调，预先的根据现场现有区块的信息来进行下一步的预拼装，最后达到规范验收标准。

图1参数化悬浇梁

2.2.2施工方案模拟

在QJ02D30~QJ02D34墩为悬浇连续梁设计模型的基础上对0#块施工，悬浇段施工、边跨现浇段施工以及合拢段施工等施工工序进行分析和优化，提高方案审核的准确性，实现施工方案的可视化交底。

2.2.2.10#块施工

0#块在施工过程中，因墩梁是铰接支座，为抵抗悬臂浇注施工中的不平衡倾覆力矩，需要对悬臂浇注梁进行临时固结，因施工工艺要求，先施工临时固结后施工0#块从而影响0#块重型门式支架搭设，因此在BIM模型中预先与架体进行排布，防止架体与工字梁抱箍或者与临时固结中的槽钢剪刀撑发生冲突，优化架体排布，更为直观。

2.2.2.2悬浇梁施工

项目部借助BIM对从挂篮构造→挂篮拼装→挂篮预压→挂篮行走→挂篮拆除等各个部位的挂篮交底，让项目部全体管理人员对挂篮有一个感性的认识。让现场施工管理人员对自己没有涉及的一个了解挂篮的施工特点，对于每一个人员来说明确了自己在挂篮施工中的定位，明白其施工工艺及技术要求，对整个施工流程做到心中有数。

2.2.3施工计划模拟

图2挂篮构造分析

QJ02D31~QJ02D32直接坐落于宁波绕城高速上方，为保证搭设防护棚架安全施工，需要临时封闭施工道路，封为了更直观的与高速大队、路政、和交警部门的沟通，利用BIM将挂篮施工进度计划与BIM模型进行整合，确保施工过程中宁波绕城高速的正常行车，解决防坠落、防水流事故的发生。通过BIM技术以4D的形式直观的反应在人视线中，让项目管理人员可以清晰地在挂篮施工过程中跨绕城高速悬浇梁施工时每个环节的重点、难点，方便制定并完善合理可行的进度计划，保证整个项目实施过程中人力、材料、机械安排的合理性。

图3挂篮跨绕城高速施工

2.2.4施工工况模拟

考虑到跨绕城高速连续梁（QJ02D30~QJ02D34）桥面不宽，为单箱单室截面，杆系受力特性明显，利用悬浇梁BIM模型导出至midasCivil软件对悬浇梁结构模型进行有限元分析，将有限元计算模型划分为21个施工阶段。

根据计算分析结果，总体看来桥梁在各个施工阶段中的变形量不大，随着悬臂端的不断加长，桥梁的变形量不断增大，在CS17施工阶段到达最大值。整个施工过程中向下方向的最大位移为-27.05mm，出现在跨高速段合龙张拉后。向上方向的最大位移为57.27mm，出现在最大悬臂合龙处。由于预应力张拉的作用，使梁段出现此种变形状态。另外，梁段局部变形曲线弯折而不光滑，沿纵向变化比较剧烈。这主要是由于随着多个施工工序的进行，梁段受力不断地发生变化，导致位移也相应变化。同时根据挂篮施工工况的模拟得出挂篮内侧外导梁及上横梁做加强，其余构件就能满足施工要求。

图4施工阶段CS17的桥梁变形图

2.3实际施工阶段应用

利用仿真计算软件计算的各个施工阶段施工工况的模拟，以及1#块挂篮施工时预压情况，待整个预压、卸载过程全部完成后，对挂篮进行成果分析，通过BIM模型中参数化模型的设置，确定1#~6#块按仿真模型工况调整挂篮预拱度。

2.3.10#块BIM应用

1：模拟0#块实际施工与设计情况的对比，对比内容主要为实际成桥与设计成桥之间高程差，每个板块分别在小里程左线、中线、右线，中心支点的左线、中线、右线以及大里程左线、中线、右线共九个点作对比，通过这九个点在BIM模型中模拟箱梁的挠度，同时可以更为直观观测箱梁是否发生扭转变形。同时根据测量数据模拟生成的0#块BIM模型+1#块设计BIM模型+施工工况模拟变形确定最终的1#块挂篮浇筑标高。

图50#块BIM施工模型及后续悬浇段预拼装

图60#块原设计模型与施工现有模型误差

2.3.2悬浇段BIM应用

将悬浇梁根据现场施工阶段工况，将模型拆分成1#块~6#块，利用Revit将构件进行拆分重组，对构建拆分主要考虑以下几方面：一是考虑现场施工情况与设计工况之间的矛盾，通过对现有设计模块的参数化族的设置，（参数化的族赋予构件较强的通用性和可延展性），可利用原有的设计模型模型通过修改参数进行快速化施工模型的形成，提高对原有设计模型的利用率。二是考虑受力合力，传力符合设计要求，施工缝为位置设置明确。因施工中往往存在施工误差，跟设计的理想情况往往存在误差，因此现场的施工要求也往往跟设计中的设计概况相匹配，在项目实施过程中通过模型生成，施工段采用施工完毕的数据，尚未施工段采用设计模型，将模型整合完毕，导出模型在midasCivil软件进行计算，确保过程控制在计算可控范围内。三是构造节点，普通钢筋位置与预应力管道及锚具发生冲突时，需要调整普通钢筋的位置，通过模型将预应力筋周围的局部钢筋反应出来，在施工中进行把控，尽量把预应力管道及锚具的净空留出。

图7成桥设计模型

图8成桥施工模型

2.3.3合拢段BIM应用

因合龙段压重采用水箱压重，合拢段端头配重为混凝土质量的1/2，水箱在施工过程中随着混凝土的浇筑，水箱内的水浇筑减小，为精确控制控制混凝土的质量等于水箱中水量流失，通过对设计BIM模型的修改，分别为合拢段底板、腹板、及顶板，将其体积精确计算，然后在水箱中明确其水位标线。在施工过程中严格按照施工阶段进行把控，确保合拢段质量。

3结束语

传统以往的施工模式，基本靠测量去计算得出挂篮施工前得到各个施工阶段的理想标高，但在施工中受到各种因素的干扰，可能导致桥线形偏离设计要求，甚至合拢困难，不仅桥梁的外观形体得不到保证，同时施工安全及经济性都受到了很大的影响，因此，通过BIM技术对悬浇梁曲线及高程控制，在施工前通过BIM对桥进行详细的事前预测分析，包括施工方案的BIM可视化，施工过程的模拟，确定施工过程中施工的关键点，不仅在宏观上面把握了全过程的安全和稳定，同时在细节的处理可以通过事先的模拟施工，在施工过程进行控制，通过一系列复杂的施工体系转换，最终达到桥梁的理想线形。

参考文献

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