BIM案例:摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥应用BIM技术

时间:2016-06-15    来源:《铁路技术创新》     BIM编辑:wang

   应用背景:布里格里格河谷斜拉桥位于摩洛哥境内拉巴特绕城高速公路上,位于首都拉巴特市区以东30km,主桥为183m+376m+183m叠合梁斜拉桥。大桥跨越布里格里格河谷,桥位上游1km处为大坝库区。摩洛哥在历史上和法国有着千丝万缕的联系,在桥梁工程方面,从设计、审核到施工、监理均按照法国的规范和标准执行。设计过程中,传统的二维设计很难满足施工方和业主需求,而BIM技术的应用解决了传统二维设计遇到的难题。

  结构设计应用BIM技术

  桥塔造型设计

  项目初步设计方案由法国建筑师主导确定,为使桥塔在山谷中达到挺拔、雄伟的建筑效果,采用空间双曲面的混凝土桥塔,在立面上呈梭形。塔柱在顺桥向和横桥向均分离,分为4肢,各肢柱在下塔柱通过混凝土裙板连在一起,塔柱中部设计预应力混凝土横梁,使塔柱与桥面板在该部位固结。桥塔截面从塔底到塔顶一直都在不停地变化。由于桥塔为4肢空间曲线模型,如果采用传统的二维设计,不易将结构表达清楚,也很容易出现尺寸错误。

  因此,采用BIM技术设计桥塔。项目初期,投入大量人力建立全桥和桥址处地形地貌三维模型,直接应用于混凝土浇筑模板设计,实现了“头脑三维”→“数字三维”→“施工三维”的直接转化。

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  P2桥塔BIM模型

  BIM模型二维出图

  虽然在混凝土模板制作过程中实现了“数字三维”→“施工三维”的直接转化,但在设计过程中,仍有“二维图纸”存在,其作用只是用于图纸的审核和校对,并不对施工和设计产生直接影响。且大部分二维结构图直接由软件中的工程图模块绘制,使二维结构图和三维模型实现关联。在设计过程中,只需对设计表中的参数进行修改,二维工程图也可随之自动修改,同时在二维工程图中增加阴影渲染,提高二维图的可读性和识别性。

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  桥塔二维工程图

  混凝土工程量精确统计

  由于桥塔的造型复杂,且为空间曲线,如果采用传统二维设计,混凝土工程量的统计将会比较困难。通过BIM软件的BOM表功能对模型属性进行统计,可以很方便得出桥塔每个节段和整个桥塔的混凝土工程量。

  主梁斜拉索锚块和锚槽设计

  斜拉索在主梁上采用挖槽锚固,索导管处又有锚固块,由于斜拉索在顺桥向和横桥向与水平面的夹角不断变化,因此每个锚槽和锚块的尺寸都不相同,传统二维设计要通过复杂的几何计算才能得到,而借助BIM技术,在三维建模时通过参数化建模,很容易得到所有锚槽和锚块的尺寸。

  挖方填方精确计算

  由于桥塔采用明挖扩大基础,施工过程中会产生很大的挖方和填方量,传统二维设计中,精确计算土石方量是一项较为繁琐的工作,但通过BIM技术可能精确计算出现场的土石方量。

  钢筋工程设计应用BIM技术

  摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥设计中为了方案的美学效果,构件尺寸十分轻巧,塔高将近200m,大部分塔肢壁厚仅65cm。因此,桥塔配筋率较高,塔肢分叉的L5节段配筋率更是高达400.49kg/m3,且横桥向还有预应力管道。因此,钢筋之间的碰撞、钢筋和预应力管道的碰撞问题十分突出。

  钢筋加工遵循法国工程习惯,采用大直径钢筋,所有钢筋均采用工厂预制,现场拼装。施工现场不允许进行钢筋切割和弯折,所有钢筋连接均采用绑扎搭接方式,这些因素都要在设计阶段充分考虑。钢筋图设计过程中需要考虑以下因素:施工节段长度(桥塔4m一个节段进行分段浇筑)、钢筋定尺长度(钢筋出厂长度不超过12m)、钢筋搭接长度、搭接交错(接头率满足规范要求)、箍筋交错配置、钢筋安装顺序、工人操作空间、混凝土能否顺利浇筑等。

  设计中,采用由BIM软件绘制精确结构图,导入AutoCAD中进行二维钢筋图绘制,钢筋长度、直径、弯曲半径、弯钩形式、弯钩长度等均按照真实尺寸绘制,避免钢筋碰撞问题。对于大部分构件,二维设计能够满足业主要求,但在某些复杂部位二维已经不能解决问题,要借助三维工具。通过自主开发的生成三维钢筋笼的插件,输入绘制好的二维钢筋图,生成三维钢筋笼,检查钢筋碰撞问题。通过检查及时发现施工中可能发生的碰撞,调整钢筋的形式和位置,提高施工效率。

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  桥塔某节段的三维钢筋笼

  钢锚箱设计应用BIM技术

  作为斜拉桥主要受力构件的斜拉索,其锚固点定位精确性对全桥的受力十分重要。为提高锚固点定位精确性,桥塔锚固区方案最终采用钢锚箱方案。项目每个桥塔有20对斜拉索,全都锚固在塔顶锚固区约24m高度范围内,使斜拉索间距较小,斜拉索最小中心间距达935mm,扣除斜拉索索导管直径后,斜拉索净间距仅为390mm。因此,钢结构加工制造时,焊枪操作空间十分有限。

  为了保证钢结构加工制造精度,建立钢锚箱三维BIM模型,利用BIM模型直接出图,且工程图中二维图视和三维图视相结合,使钢结构制造单位能更合理地安排钢结构的安装顺序和焊接顺序,提高了制造加工效率。

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  钢锚箱BIM模型及二维工程图

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