基于BIM技术的涉铁钢箱梁转体桥的应用研究

摘 要：本文选取2*120m T型钢构跨铁钢箱梁转体为研究对象，通过建立钢箱梁BIM模型，实现了钢箱梁板件的碰触检测、三维可视化技术交底、工程量复核，并通过模型的精准定位，实现精细化施工，对涉铁转体桥工程施工具有一定的指导意义。

关键词：BIM技术;涉铁工程;转体桥

中图分类号：U445.4文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）13-0090-04

Application Research of Steel Box Girder Swivel

Bridge Based on BIM Technology

HUANG Wei

（No.1 Engineering Development Co.， Ltd. of China Railway 14th Bureau Group，Qingdao Shandong 266000）

Abstract： In this paper， the 2*120 m T-type Rigid Frame steel box girder was selected as the research object. Through the establishment of BIM model of steel box girder， the touch detection of steel box girder plate， 3D visual technical disclosure and engineering quantity review were realized， and through the precise positioning of the model， the fine construction was realized， which had a certain guiding significance for the construction of the steel box girder project.

Keywords： BIM technology;iron related project;swivel bridge

1 研究背景

本文依托青岛新机场高速连接线（双埠—夏庄段）工程3标段的T型钢构转体桥进行研究。此标段包含以下涉铁节点：主线下穿青连铁路节点、上跨青荣城际等既有铁路和辅道下穿青荣城际等既有铁路节点、双埠收费站改造临近青连铁路节点（见图1）。2*120 m T型钢构转体桥上跨青荣城际铁路节点采用高架桥形式跨越既有铁路。主线桩号ZXK6+449～ZXK6+809，对应辅路桩号F6k0+875.824～F6k1+245.122，上穿青荣城际节点转体桥及其引桥采用分幅布置，单幅桥宽24.58 m，全幅总宽49.53 m。北幅跨径布置为3×40 m预应力混凝土大箱梁+（120 m+120 m）T型钢构桥（耐候钢），其中主桥（120 m+120 m）钢箱梁T构同时跨越胶济铁路、青荣城际及机场专线;南幅跨径布置为采用（120 m+120 m）T型钢构桥（耐候钢）+3×40 m预应力混凝土大箱梁，T型钢构桥跨越胶济铁路及青荣城际，预应力混凝土大箱梁跨机场专线。2*120 m T型钢构转体桥是我国目前跨径最大的耐候钢转体桥，同时也是沿线条件最复杂、实施难度最大、工艺和技术要求最高的市政道路交通项目，上穿青荣城际节点的工程难点在于：第一，钢箱梁转体桥跨越6条既有铁路线;第二，钢箱梁拼装与吊装;第三，与其他标段交叉施工作业点多;第四，施工组织难度高。项目建设期间，在两条既有铁路营业线之间施工的特定环境下，对施工造成极大的安全风险，对施工总体部署、合理组织机械带来极大的挑战。作为青岛市重点项目，必须进行高标准的建设、精细化的施工，以确保按期开通运营。为解决工程实际问题，引用BIM技术，探索适合转体桥的研究方案。

2 BIM在钢箱梁转体桥下的应用

2.1 建立三维实体模型

120 m+120 m T型钢构耐候钢箱梁转体桥是我国目前为止跨径最大的耐候钢转体桥，钢箱梁主体结构采用Q345qDNH钢材，工程总量约7 588 t，现场安装步骤：沿铁路方向完成部分钢箱梁拼装施工后，进行转体，再进行边墩处墩位梁的安装。120 m T型钢构桥上跨青荣城际铁路、胶济客专、青岛新机场连接线，邻近仙山西路进行施工，交通流量大，环境复杂，需要进行精确施工和信息化管理。本文基于BIM技术可视化、所见即所得的特点，运用Autodesk Infraworks软件模型生成器形成基本地形，通过Infraworks中的道路、铁路等基础设施创建功能对周围的交通设施的位置进行细化，导出.imx格式后用Civil 3D打開，对其中的数据进行处理，删除错误的数据点，提取等高线，最好载入Revit中，从而形成精准的实体地形模型（见图2）。

2.2 项目的建立

（120+120） m转体桥的钢箱梁梁体由顶板、腹板、底板、横隔板组成。其中，梁体纵向属于多变截面梁段，顶板与腹板等板单元也大多属于变截面板件，造成利用传统方法计算工程量十分困难。利用Revit软件对钢箱梁转体桥的下部结构（桩基、承台、桥墩）、上部结构（梁体）、临时缩塔及钢箱梁支撑支架分别作族进行绘制（见图3），形成完整的三维实体模型，并组建完整的项目（见图4）。通过Revit中的明细表进行工程量统计，可以较为精准地得出材料的数量，提前规划好用钢量和所需要支架的数量。在钢箱梁中各板件之间空间位置复杂，传统的二维图纸很难得出空间位置的冲突关系，通过建立三维实体模型，可以对各个构件之间进行碰撞检测（见图5），提前对设计进行优化，实现对构件之间空间位置的调整。在这里，研究者得出了268处冲突，提前预知了所存在的问题，为今后的施工提供了便利。

2.3 钢箱梁方案的制定

剛箱梁的重量与体积过于庞大，宜将板单元运输到现场，在现场进行拼装。本项目采用龙门吊分块吊装方案：将每一段钢箱梁以顶板为基础面进行分块（见图6），将每一段梁翼缘板左右幅分成2块，中间钢箱梁分成3块，一共分成5块。根据分块的方案，把板单元在横断面拼接成5块，纵向分成8块，分为S1—S8（见图7），共80块分块箱梁，再用龙门吊分别吊装至支架平台上进行焊接。基于本方案，需要对每个支架的受力节点进行分析，对每一块钢箱梁进行计算[1-4]。由于刚箱梁的板件繁多，传统的计算方法很难准确计算出每一块钢箱梁的的重量，这会对节点荷载的受力分析产生影响，也会对龙门吊起吊重量的吨位选择产生影响，过大产生浪费，过小则无法满足承重要求，故采用Revit建立三维模型分块统计工程量，能很好地解决这一问题。

通过Revit建立的三维模型，对每一段钢箱梁进行工程量统计，与设计图纸工程量进行复核，基本和设计图纸工程量吻合，存在的误差在于异性结构的优化处理[5-7]。通过工程量对比可得出如表1所示的结果。研究者把整体钢箱梁一共划分为85小块，其中最重的一块为132.33 t。

3 结语

随着我国信息化、智能化技术不断发展，对绿色建筑的要求不断提高，以政策为导向的精细化管理、智能化管理不断推进，将BIM技术融入工程管理已成为一种必然的趋势。本文以钢箱梁转体桥项目为基础，通过建立三维地形模型，解决由于地形数据缺失所产生的场地规划困难的问题，通过对工程主体钢箱梁实体模型的绘制，较好地复核了用钢量问题，描绘出钢箱梁内部顶板、腹板、U型肋、横隔板之间的关系，提前找到了板件之间的空间冲突问题，利用BIM出图，形象化地展示了施工过程中复杂节点需要注意的问题。在钢箱梁方案编制过程中，把模型分成85块，精确计算出每块的重量，为方案的落地提供数据支撑。

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收稿日期：2020-04-04

作者简介：黄为（1992—），男，硕士，助理工程师，研究方向：桥梁设计。