长安大桥BIM应用

图1 长安大桥方案模型

1）协同设计

长安大桥全桥骨架见图2，通过协同设计很好的解决了结构上的同步设计问题，提升了整体设计水平，降低了实施风险。

图2 长安大桥“骨架”模型

2）参数化设计

长安大桥在设计过程中对一些使用频率高，比较特殊的参数进行统一设置，如板厚、加劲肋高度、孔的尺寸等，方便了后期的调整修改。

图3 高塔参数

3）模板的使用

长安大桥设计过程中也建立了一些通用性较强的模板资源，如拉索锚区模板、壁板加劲肋模板、横隔板模板、塔内爬梯模板、塔内维护结构模板、塔柱密封门模板等，提高了建模效率。

4）协同仿真分析

长安大桥由于塔柱截面的扭曲变化，桥梁整体计算时的截面建模工作量非常大。借助BIM三维模型的优势，能有效提升局部计算模型的建模效率与分析精度。塔柱锚区的局部实体单元有限元分析模型见图4。

图4 锚区局部有限元模型

5）碰撞检查

碰撞检查是BIM技术中的一项比较特殊且实用的功能，对结构协同设计检查意义重大，是三维模型校审的一个有力工具。通过碰撞检查可以比较容易发现相关问题所在，可以有效地消除施工期间由于结构冲突产生的变更，使施工工期更为可控。表1给出了高塔右柱锚区与壁板加劲肋在设置间隙小于50mm时的碰撞检查间隙报告，通过检查报告可以快速获得板件间的碰撞及间隙参数。

表1 高塔右柱锚区与翼缘板加劲肋间隙报告

6）二维图纸的转化

通过CATIA平台曲面展开功将大桥塔柱扭曲面转化为二维平面图，准确表达出扭曲板件的平面几何尺寸，从而指导加工下料。除了塔柱曲面外，长安大桥结构细节也比常规桥梁复杂很多，二维图纸转化工作量非常大。借助CATIA的二维出图功能，有效地提升了设计图纸质量。

1）加工制造及物料管理

钢结构加工制造单位利用三维设计节段模型（见图5）进行加工制造图纸的绘制，能够有效地提高扭曲板下料加工时的准确性。通过编码后的节段模型开展物料管理，实现了加工制造过程的精细化管控。

图5 节段模型

2）施工措施深化设计

以大桥高塔塔梁墩固结部位为例，塔梁结合部底部设置有150mm的承压板结构，通过高强螺杆与桥墩结合为一个整体。因高强螺杆的定位要求很高，施工过程中需要在墩柱中事先预埋好高强螺杆临时定位架（见图6），辅助高强螺杆精确定位，通过碰撞检查分析，有效降低了施工风险。

图6 高强螺杆临时定位架

3）节段吊装仿真分析

因塔柱结构构造复杂，优化吊点设计的仿真分析工作量非常大。在三维节段设计模型基础上进一步开展吊点设计，并完成吊点仿真分析，节省了大量的建模时间，提高了吊点设计质量及效率。

4）施工组织管理

施工单位进行场地吊装方案的模拟优化见图7，通过方案模拟能够发现施工过程中可能产生的不合理工作流程，避免施工过程中产生碰撞问题等，降低施工风险。

图7 高塔节段现场吊装模拟

实际施工中高塔北肢底部首节段现场安装就位见图8，完全按照事先模拟的的方案实施，各方面施工指标均满足要求。利用设计模型信息并结合施工模型建立施工管理平台，能够有效地解决施工过程中信息交叉多，协调工作量大等问题，达到提升施工管理水平，降本增效的目的。

图8 高塔北肢首节段安装