4.1 场地平整
通过Civil 3D软件的3D建模功能,快速得到梁场场地的三维地形,土方的三维效果、平面图开挖、填方线,自动完成土方计算、土方平衡等。具体流程(见图5)如下:
图5 场地平整BIM应用流程
(1)现场外业通过先引入控制点,再利用GPS对场地点进行加密采集,从而得到该场地的原始坐标、标高数据;
(2)将坐标点提取,在TXT文件中转化为PENZ点(见图6);
图6 PENZ点数据文件
(3)通过Civil 3D软件创建场地数字地形模型(见图7);
图7 梁场三角网地形曲面
(4)应用地形模型完成土方计算等相关应用。
4.2 冲突检测
基于建立好的模型,通过对模型的整合处理,利用三维观察、碰撞检查等手段找出设计模型、施工模型及施工场地模型中的“错漏碰缺”,完成图纸范围内各种钢筋布置、结构、机械、梁体运架等过程中平面和竖向高程相互协调的三维协同工作,以避免空间碰撞,尽可能减少冲突,优化布置方案。图9架桥机与跨线门吊碰撞。
图9 架桥机与跨线门吊碰撞(蓝色框中)
4.3 场地布设和虚拟仿真漫游
传统方式的梁场布设,多以施工平面布置图等平面图纸作为工程成果展示平台和设计意图传递途径,2D图纸难以直观、清晰地展现梁场生产过程中的实景状况。随着铁路项目复杂程度的提高,以2D平面布置图指导3D构筑物建造及其功能分区的模式具有先天不足。在基于BIM技术的模型系统中,可以很好的弥补这些不足,具体方法如下:
(1)建立梁场所在地已有和拟建构筑物、库房加工厂、管线道路,直观解决梁场场地与周边环境的相互干扰;
(2)调用Revit族库中的族单元构件,快速布置梁场各功能分区和施工设备等,配合周边环境模型信息,完成场地的BIM实体模型;
(3)将动态的时间属性赋予各BIM实体模型,实现各对象模型的实时交互,使各对象模型随时间动态变化来形成4D场地模型;
(4)在4D场地模型中,修改各实体的位置和造型,使其符合项目的实际情况,进行方案优化。
(5)利用BIM模拟软件,通过漫游、动画的形式(见图10)提供可视化的模拟数据以及身临其境的视觉、空间感受,及时发现不易被察觉的布场不合理现象,减少由于事先规划不周全而造成的损失。
图10 亳州梁场虚拟仿真漫游
4.4 工程量统计
针对各专业模型,加入构件参数化信息与构件项目特征及相关描述信息(如:材料信息、混凝土强度信息、钢筋级别信息等),利用BIM软件可以直接进行工程量的可视化表达,统计梁场临建阶段各主要材料信息,更准确、快捷。提取工程量为净量,可作为施工参考依据。在临建过程该工程量主要运用如下:
(1)BIM提供任意指定部位的工程净量可与现场材料消耗量对比,辅助质量控制;
(2)对上或对下的计价中快速提供临建工程量,防止超计价现象出现;
(3)在原材料的使用与责任成本分析中,BIM提取的工程量可以与现场实际的消耗量作对比进行节超分析。见图11
图11 箱梁混凝土体积明细表
4.5 施工图出图
随着BIM技术的普及应用,以二维图纸为主要信息载体的设计交付体系,将逐步过渡到以BIM模型为主并关联生成二维视图的交付体系,这是BIM模式下图纸交付的总体趋势和前沿方向。利用建立好的预制梁场施工BIM模型,通过BIM软件可自动生成梁场整体平面布置图、单个构件的立面图、剖面图以及三维施工图等。针对复杂部位能以任意视角生成二维图纸,更加准确的表达设计意图,满足管理人员对现场工程的精确指导。而且参数化的模型与二维图纸动态关联,只需修改模型参数,二维图纸尺寸、标注信息、比例大小随之动态发生调整。套用标准图幅框,即可出图打印,指导实际施工。见图12。
图12 制梁台座三维施工图
4.6 施工过程模拟
在预制梁场BIM信息模型基础上附加建造过程、施工顺序等信息,进行施工过程的可视化模拟。仿真模拟箱梁制、运、架的施工工艺,对梁场布场进行模拟和漫游,充分利用模拟过程对布置方案进行分析和优化,提高方案的准确性。在梁场模型的提梁机、450t跨线门吊、900t运梁车等设备添加机械设备运行工作路径、状态等信息,模拟提梁上桥关键过程,及时消除机械设备之间的冲突干扰问题,科学指导大型工装设备配备、运行。如图13a为提梁上桥动画模拟,图13b为架梁过程动画模拟。
图13a 提梁上桥动画模拟
图13b 架梁过程动画模拟