[分享]斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用

发表于2019-05-08     736人浏览     1人跟帖     总热度:373  


BIM为传统施工管理带来新理念,以其深化设计、信息共享、协同管理功能,助力施工企业提高管理水平和市场竞争力,小编为大家整理了这篇图文,基于BIM建模软件AutodeskRevit武穴长江公路大桥15#主塔钢锚梁进行深化设计,探讨BIM在桥梁精细结构预制、安装施工中的运用。


斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_1
武穴长江公路大桥

工程概况
武穴长江公路大桥是《国家公路网规划(2013—2030年)》中,国道G220东营至深圳公路跨越长江的控制性工程。大桥为双塔双索面斜拉桥,北岸15#主塔上部结构高267.422m ,塔柱采用空心薄壁箱型断面,双索面斜拉索每个索面26对高强钢丝,索塔端采用钢锚梁锚固,15#主塔设置4#~26#23对钢锚梁,钢锚梁结构由锚梁和牛腿组成。

斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_2
钢锚梁一般构造图
钢锚梁作为斜拉索的锚固端,其作用是锚固斜拉索。武穴长江公路大桥斜拉索每个索面共104股高强钢丝,每股钢丝空间位置均不同,索塔端钢锚梁空间位置和型钢尺寸也随着变化。因此,在武穴长江公路大桥上部结构施工管理中,工厂化精确预制钢锚梁、在施工现场精确吊装钢锚梁是关键环节。

深化设计
完全依靠二维图纸理解空间复杂结构,很难得到正确统一的认识。BIM建模人员在深刻理解主塔、钢锚梁、钢牛腿、斜拉索施工图的基础上,通过Revit软件将主塔、钢锚梁、钢牛腿、斜拉索转换成精细化三维模型(LOD400-LOD500 ,分析各零件空间位置关系、分析型钢打孔参数的缘由,对各参数分析归纳总结,提炼钢锚梁各型钢零件的加工参数和加工工艺,指导钢锚梁工厂化生产预制和现场精确吊装。

斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_3
钢锚梁细部设计


组成一个钢锚梁的锚梁N1-N2368块型钢、边跨中跨钢牛腿N1-N11100块型钢,在斜拉索穿过型钢的部位均有大小、角度变化的斜孔。机械地按照图纸的设计参数去加工每一个零件,再将这些零件焊接成完整的钢锚梁,过程繁杂且容易加工错误,加工完成的零件难以焊接成合格的成品。借助Revit软件,将设计图纸提供的零件尺寸、数量、打孔位置、坐标、角度表达成三维模型,直观形象地反映各种零件的空间位置关系。模型精度高(精确到0.1 mm )。在建模过程中,加深了管理人员、加工人员对设计图的理解。

斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_4
钢锚梁、斜拉索、主塔空间结构


斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_5
钢锚梁加工参数分析

BIM三维模型将主要构件加工安装完成的效果呈现出来,通过建模不难发现钢锚梁不断变化的设计参数,是基于适应斜拉索空间位置变化的考虑,设计图纸提供的型钢打孔(空间斜孔)参数,是基于预留钢套筒位置的考虑。得到这个结论后,就可以将钢锚梁理解成锚梁的N4、N5、N6、N7、N8钢板和钢套筒在主塔竖直面绕锚固点旋转γ°角,然后在桥轴向竖直面绕锚固点旋转(90-a)°角,“实心的套筒”将所有空间碰撞的型钢打孔。钢锚梁预制过程中,以边跨和中跨锚固点为基准,加工组装所有型钢零件,辅助理解钢锚梁复杂空间结构,优化工厂加工及现场吊装方案。经AutodeskRevit空间结构验证,空间旋转打孔位置和设计图纸参数给定的打孔位置完全吻合。由此对钢锚梁设计意图完全明确,对指导工厂加工焊接拼装具有重要意义。

斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_6
型钢打孔参数
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型钢BIM模型


斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_8
比较设计参数,批量加工生产

小编
通过比较设计参数,简化图纸查阅工作量,可实现高效批量加工生产,步骤如下
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  • 通过比较钢锚梁锚固点坐标X、Y数值的变化,调整其他板件与锚固点相对位置;对照三维结构多视角观察测量,调整零件相对锚固点的位置,简化了繁杂的图纸查阅工作,能及时纠正错误
  • 通过比较钢锚梁型钢零件尺寸、厚度变化,选择合适的零件组装焊接;分类统计相同尺寸、厚度零件数量,一次加工成型,调整零件尺寸参数,分批次加工同一编号的零件
  • 通过比较钢套筒外径D变化,选择合适的打孔孔径
  • 通过比较钢锚梁套筒空间角度γ、(90-a)变化,调整空间打孔角度;钢锚梁所有零件焊接完成后,依照空间打孔角度、孔径将相应型钢的斜孔一次成孔,避免了由加工误差导致的成品钢锚梁孔位错台,有效提高成品合格率

斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用_10
小编
通过以上4步将查阅设计参数工作量减少80%,极大提高生产效率。

施工图纸输出

完成主塔、钢锚梁、斜拉索模型后,可通过模型编辑各视角的施工图,图纸包括三维视图、立面视图、俯视图、剖面视图、大样视图、多类型材质提取表、尺寸标注等,直观形象表达繁杂的设计参数,方便工厂对照1:1的施工图加工预制。采用三维模型进行图纸转化,降低了制图要求、简化了工作量,通过比较审核发现的错误,仅需修改模型参数,施工图与模型自动关联,修改模型参数后,图纸自动关联参数修改,无需对所有图纸一一修改。

钢锚梁加工安装作为武穴长江大桥主塔关键工程,其优化制造对提升桥梁整体质量意义重大。以武穴长江公路大桥15#主塔钢锚梁为背景,基于AutodeskRevit数字建模软件和BIM助力施工,提升了钢锚梁加工安装效率。在今后的施工中广泛运用BIM是发展的方向,将收获更多成果。

内容来源
袁观富,李凡,王明. BIM技术在斜拉桥主塔钢锚梁预制安装中的应用研究[J]. 建设研究.


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 发表于2019-05-08   |  只看该作者      

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斜拉桥主塔钢锚梁预制安装BIM应用

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