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某交通工程勘察设计单位桥梁施工BIM应用案例

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1. 某特大桥项目背景及应用目标

1)项目特点

该项目是xx铁路扩能改造工程的关键控制性工程,是x市铁路枢纽货运列车线和客车线的过江通道,同时大桥预留双线客运专线,作为xxxx铁路的过江通道。大桥为(81+162+432+162+81m双层六线铁路钢桁梁斜拉桥,四线铁路客运专线,设计时速200km;下层是双线货车线,设计时速120km。同时预留了小南海水利枢纽投入运营后库区5000t船舶通行净空、净高的要求并能承担船舶的意外撞击。

2BIM 期望应用效果

该项目是前所未有的铁路桥项目,是世界上跨度最大、荷载最重的六线铁路钢桁梁斜拉桥。该桥施工河段河床地形条件复杂,主河槽流速大、六线双层铁路桥安装精度高等因素都会增加施工难度。设计和施工难度非常大,希望采用BIM技术解决复杂设计及施工现场的管理和优化施工工艺,保证按时交付。

2. 施工设计BIM应用概况及实施路线

该项目采用了达索系统3DEXPERIENCE CATIADELMIA作为整个设计方和施工方使用的BIM软件。该大桥由设计院完成设计后将BIM模型提交给施工方,施工方在该模型基础上深化设计,并施工组织设计进行后期的施工方案模拟,对关键性的施工工法进行针对性地模拟和优化。

该项目实施随着项目的开展,项目参与人员经历了3DEXPERIENCE CATIADELMIA软件相关模块的培训,深入掌握CATIA参数化设计和DELMIA精细化施工模拟方法。通过该项目的实施,实现了所有的桥梁构件参数化,积累了具有企业特色的桥梁参数化构件库,实施基本路线如下:

  • 地质和环境水文GIS信息采集和线路输入;
  • 桥梁方案设计和论证,确定设计方案;
  • 桥梁骨架模型建立,同时建立参数化构件模型
  • 桥梁设计模型建立
  • 施工方进行深化设计
  • 四维施工方案模拟优化
  • 现场施工管理指导和交流
3. 本项目应用BIM应用内容及实施成果

1)设计模型深化阶段

该项目设计在考虑规划、地形、通航、行洪、环保、桥位等多方面的因素后,最终确定主桥布置为(81+162+432+162+81m钢桁梁斜拉桥,全长920.4m。基于设计院提交的三维CATIA BIM模型,施工单位勘察设计院进行深化设计,完善钢桁梁设计,索塔设计,斜拉索设计,基础设计和以及相关的钢筋和施工方法说明等。CATIA用于深化最具有代表性的特点在于:

  • 二维和三维的参数化设计功能
  • 模板的超级副本、特征模板和文档模板,特征模板的白盒和黑盒功能
  • 知识功能模块
  • 高速缓存读取轻量化模型
  • 复杂实体的精确造型

        (2)协同设计管理

协同设计在于CATIADELMIA提供基于数据库服务器的操作方法,能够基于同一模型,实时进行多专业和骨架模板的设计方法。例如:搭建桥梁骨架工程师和桥梁构件设计工程师可以同时工作,桥梁构件设计利用骨架可以实时进行桥梁快速设计,对于骨架工程师更改了骨架,桥梁模型会发生关联变化。协同设计管理特性能够加快桥梁设计速度,便于精细化的管理和应用,同时提高了设计效率和质量。

图1. 桥梁协同设计模型

3)施工工期模拟

该大桥的全桥钢梁建设施工周期约为八百多天,在DELMIA施工模拟中默认以秒为标准模拟时间,仿真过程中重点模拟了钢梁的吊装和顶推过程。

图2. 施工模拟过程


总结

该项目的实施也提高了客户技术人员的业务水平,积累了仿真项目的经验水平,为以后其他项目开展积累了知识经验。