城市大跨度钢箱梁吊装BIM技术应用研究

城市大跨度钢箱梁吊装BIM技术应用研究

马冰 ,侯昌 ,谭建

身份证号码 370125198711100079

身份证号码 430321198306178552

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摘要：BIM具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性等五大特点，在工程建设中的广泛应用，可以从技术上打通“设计、施工、运维”环节。本文以东西城市轴线绕城节点桥梁第七联钢箱梁跨越绕城高速安装为例，进行深入的分析，探索BIM技术应用于大跨度钢箱梁的吊装施工技术。

关键词：BIM  大跨度   钢箱梁吊装

Research on the Application of BIM in the Hoisting of Urban Long-span Steel Box Girder

Abstract:BIM has five major characteristics: visualization, coordination, simulation, optimization, and drawing. The wide application of BIM in engineering construction can achieve the technical connection between"design, construction, operation and maintenance". This paper takesthe installment of... as an example to carry out an in-depth analysis and explore the application of BIM in the hoisting construction technology of long-span steel box girder.

Keywords:Builiding Infromation Modeling, long-span, hoisting of steel box girder

1. 工程概况

绕城节点桥梁全长2486m，总宽度60m，全断面跨越绕城高速，最大纵坡4%，最小纵坡0.3%

桥梁横断面设计：本跨线桥分为3幅，为20.5m+19m+20.5m=60m。

横断面布置为：3.5m(花箱)+ 16m(轴线主道)+6.5m(公交分隔带)+8m(公交车道)+6.5m(公交分隔带)+ 16m(轴线主道)+3.5m(花箱)=60m。

图1 断面效果图

第七联钢箱梁工程参数：

表1.2.2 一标段钢梁统计表

施工顺序：南幅→中幅→北幅

吊装顺序：先吊装边跨→后吊装中跨

图2 节点效果图

图3 第七联立面图

图4 第七联断面图

2. 施工难点分析

2.1 绕城高速第七联吊装涉及临近成渝高速和跨越绕城高速施工，吊装期间需每日夜间封闭绕城高速主线施工，安全协调难度大。

图5 第七联桥梁现场航拍图

2.2 第七联桥梁跨越位置为绕城高速桥梁，不具备在高速上支设吊车和临时支墩的条件，因此中间节段只能一次吊装。

2.3 吊装高度高，吊装位置远，采用500吨吊车无法一次吊装到位，需要采用空中接力，在上跨绕城高速吊装尚属首次，为确保吊装安全，采用BIM技术对吊装过程进行模拟。

3. BIM与施工过程的有机结合

3.1 通过应用BIM技术打通勘察、设计、采购、施工和结算等环节，可使EPC模式管理更加高效，真正实现总承包模式下的勘察、设计、施工和造价控制一体化。

3.2 利用BIM进行深化设计作为项目实施管理的技术手段，通过参数化模型进行协同管理、重要管线的碰撞和孔洞预留，提高施工乃至整个工程的质量和效率，降低变更成本。

3.3 对于装配式市政公用工程，在EPC模式下，BIM技术的加入可增强项目信息的共享和互动，也可以达到提高施工效率、节约成本、减少风险和提高建设管理水平的目的。

3.4 借助BIM技术能够为EPC总承包提供更多的项目安全管控措施，如对施工现场进行仿真模拟，可避免或减少项目实施过程中的安全事故及其带来的损失。

3.5 可对每一联钢梁的节段划分、吊车站位、吊装顺序、以及安装临时支撑结构的用量、用材、所处的位置及设计高度进行准确的计算，可对钢箱梁安装和临时支架的搭设施工进行指导。

3.6 BIM模型是一个非常直观的施工三维模型，相对于设计施工平面图更加形象直观，BIM模型可以很好地将桥梁结构进行展示，在施工前就可以完全展示出桥梁建成后的效果，对复杂施工过程进行模拟，可以让参建者和观摩人员有更加直观的感受。

4. BIM施工吊装应用
   1. BIM建模

根据箱梁受力特征、并结合箱梁断面、吊车吊装能力和现场安装条件，将绕城节点桥梁第七联钢箱梁分隔成192块小型梁单元，对每个单元、墩柱和临时支墩进行建模。

4.2场景模拟

将吊车和周边障碍物按1:1的比例进行仿真模拟，真实还原现场情况，真正达到指导现场施工和同步展示的目的。

图6 第七联模型

4.3碰撞分析

由于中幅桥梁梁板吊装时吊车站位需占用北侧桥墩位置，因此在中幅桥梁吊装前不能施工北幅桥梁墩柱，避免了因工序安排不合理造成的返工损失。

图7 第七联碰撞分析

4.4吊装模拟

第七联主跨吊装时，主跨采用500T履带吊车超起工况从现场拼装场地起吊构件，起吊前先进行试吊，确保安全后缓慢提升构件至12m，旋转主臂至换钩位置（旋转过程中最不利工况距离绕城高速桥梁护栏3.28m），构件一端落在矮墩临时支架上，临时固定，另一端采用400T履带吊超起工况接钩（旋转过程中最不利工况距离绕城高速桥梁护栏3.16m），500T履带吊换钩，完成受力转换，双机抬吊就位（就位过程中最不利工况距离绕城高速桥梁护栏1.4m），吊装完成。

采用BIM对吊装过程进行全真模拟，将整个吊装过程进行推演，对最不利工况的吊车站位和距离障碍物位置进行验证，确保了整个吊装实施过程的安全。同时对每个吊装步骤进行可视化展示，使现场实施的每一个人在实际施工过程中做到心中有数，提高了实施效率，缩短了封道时间，将对高速的影响降到最低。

图8 第七联吊装模拟

4.5合龙段关键数据的控制

合龙段平面位置和高程控制：先现场实测合龙段两侧梁段端部参数（保证测量时与合拢时的温度接近，减少温度因素对梁段的影响），将实测数据输入BIM模型中，将现场合龙段的实测线形数据与理论值进行对比分析，确定合龙段的修正参数，可提前在加工时完成对合龙部位箱体尺寸的细部调成，确保中跨吊装合龙一次到位，无需调整。

通过精心的技术准备和精准的现场实施，使重达160吨的合龙段梁体，在双机协作吊装方式下，在33m的高空精准合龙，平面线形及标高参数均满足设计要求，整个施工过程仅用时6小时，在有限的断道时间内圆满完成了合龙段吊装施工任务，为绕城高速的按时顺利开通提供了保障。

图9 第七联合龙模拟

5. 结束语

市政工程的高架桥一般跨越既有道路、桥梁和既有构筑物建设，周边环境复杂，直接施工将面临极大的施工难题，如将BIM对施工现场进行全真模拟，可以充分发挥化繁为简，提前解决现场障碍，提高施工效率，缩短施工工期，同时可最大限度减少施工对既有通车道路的影响，确保施工安全，有很强的实施价值，其方法值得广泛推广和应用。

参考文献：

[1]刘添俊，安关峰，张洪彬.城市复杂环境下大跨度钢箱梁施工技术研究[J].城市道桥与防洪，2010（8）

[2]薛永成，城市大跨度钢箱梁的精控法制作安装施工研究[J].中国新技术新产品，2018，373（15）

[3] 徐文，杨万里.BIM技术在装配式桥梁工程中的作用研究与探讨[J].工程建设与设计，2020（3）：153～154，157