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BIM 在高铁简支梁拱组合体系桥施工中的应用 近年来，大型、特大型桥梁工程越来越多，现代桥梁大跨、复杂、高强、轻质等特征对建设施工技术提出了更高的要求和挑战。郑万铁路 128 m下承式简支梁拱组合体桥建筑高度低，桥梁竖、横向刚度大，施工难度高。为有效管理桥梁施工、大幅度减少施工安全隐患和更好地实现设计意图，采用了 BIM 技术建立桥梁三维模型。现通过介绍 BIM 技术在桥梁施工过程中的具体应用与效果，为类似工程提供指导和借鉴。 工程概况 新建郑万铁路跨永登高速公路的128 m简支梁拱组合体系桥位于许昌市禹州境内，桥梁全长130.2 m。下方的永登高速公路路面宽度为36.5 m，双向6车道，匝道路面宽7.0 m。简支梁拱组合体系桥与永登高速公路水平夹角为74.5°，与匝道水平夹角为87.3°，铁路建成后距公路净高为8 m。 该桥结构形式为下承式简支梁拱组合体系桥，桥梁基础采用钻孔桩承台基础，墩身为异形实体桥墩，起讫墩号为541#—542#，高度分别为5 m和2 m。系梁按整体箱形布置，采用单箱三室预应力混凝土箱形截面，桥面箱宽17.8 m，梁高2.5 m，底板在3.0 m范围内上抬0.5 m以减小风阻力，吊点处设横梁，厚度为0.4～0.6 m。拱肋轴线采用悬链线方程，拱肋计算矢高26 m，计算跨径L =128 m，矢跨比为1/5。拱部采用Q345q-D材质钢管，与梁体垂直方向形成9°的夹角，钢管内采用C55补偿收缩性混凝土填充。拱肋之间共设5道K撑，横撑由Φ 600、Φ 50、Φ 360 mm的圆形钢管组成，钢管内不填充混凝土，外表面需做防腐处理。吊杆布置采用尼尔森体系，水平夹角为52.39°～71.18°，横桥向水平夹角为81.00°。拱脚定位、拱肋及吊杆安装、预应力体系和预埋件等空间位置布置要求高，其精度直接决定全桥的受力体系。 模型可视化 简支梁拱组合体系桥上跨永登高速公路，系梁现浇支架采用Φ 600 mm×8 mm钢管立柱+贝雷梁的梁柱式结构形式，贝雷梁上部设置横桥向Ⅰ14工字钢，Ⅰ14工字钢上放置顺桥向方木，方木上放置胶合板；拱肋安装支架采用Φ 529 mm×10 mm钢管焊接的“人”字形钢管柱结构。根据施工方案创建支架三维模型，在设计图上建立跨永登高速公路简支梁拱组合体系桥三维模型。 整体三维模型 优化施工方案 利用BIM技术将简支梁拱组合体系桥三维模型与施工方法有机结合，模拟施工作业工序，进一步核查施工方案是否合理。该过程中，工程师可以直观、形象、生动地动态参与拱肋安装、拱脚定位、预应力张拉、线形监控等复杂关键工序全过程，发现不合理或错误时能够及时修正施工方案，然后再进行方案模拟检查、优化，直至施工方案全面可行。 钢管拱肋安装是简支梁拱组合体系桥的关键工序，其中拱肋吊装方案采用2台80 t汽车吊在桥面进行安装，钢管拱吊装节段运输至现场后在桥头位置存放，需安装拱段应提前1 d利用汽车吊倒运至安装位置进行存放。在利用BIM技术模拟汽车吊站位时，发现汽车吊单支腿处没有正对系梁的隔板和腹板，为确保系梁顶板承载力满足要求，把该工况下的三维模型输出到Midas FEA中计算，结果显示系梁顶板承载力不满足要求。然后把汽车吊单支腿正对系梁的隔板和腹板，汽车吊支腿下设置1200mm×1200mm的双层钢板支垫，钢板壁厚10mm，两层钢板中间夹间距200mm的Ⅰ10工字钢，再对该工况进行模拟，结果显示安全系数满足要求。 汽车吊站位BIM模型 拱脚结构十分重要，但混凝土施工质量控制难度较大，以往经常出现拱脚混凝土不密实和裂纹现象。主要原因是拱脚在系梁端部实体段与边腹板交接处“生根”，不同方向的钢筋围绕预埋钢管密集布置，拱脚下还有固定预埋钢管的型钢支架和三向预应力波纹管穿过，混凝土振捣质量难以保证。通过由BIM技术建立的拱脚模型，发现拱脚处混凝土振捣存在盲区，且在个别位置振动棒很容易触碰到波纹管使预应力管道漏浆堵塞。拱脚振捣BIM模型见左下图，其中蓝色显示为模拟的振动棒，最终把振捣方案优化为在钢管拱内切割出间距为60～70cm的振捣孔和观察孔，开孔精确定位避开波纹管，这样可以在混凝土浇筑时让作业人员在拱脚预埋钢管内用30型振动棒按“快插慢拔”的原则实施捣固，同时安排另一班作业人员在系梁顶面和腹板侧面采用振动棒加敲击的方法进行振捣，最后用钢板把振捣孔和观察孔焊接封堵（见右下图）。 拱脚振捣BIM模型 现场图 高效审核图纸 由于简支梁拱组合体系桥结构比较复杂、施工难度大，特别是预应力管道、吊杆、拱肋等细部结构的相对空间关系更是错综复杂，传统二维CAD图纸是在不同图纸上展示不同构件，在设计阶段很容易出现不同构件之间位置冲突等纰漏或错误。鉴于部分结构的复杂性和二维图纸传递设计信息的局限性，工程师很难快速准确发现设计图纸存在的问题，无法正确理解设