斜拉桥索塔BIM施工研究综述

斜拉桥索塔BIM施工研究综述

张璇

湖北交投建设集团有限公司

摘要：本项目拟将 BIM技术用于大桥工程建设，研究如何将 BIM技术引入到塔柱钢筋的装配式，对其进行改造，采用 Revit的概念体系方法，建立一套适用于索塔模型，并与 Navisworks等相关软件进行二次开发，从而实现高效、安全的 BIM技术。

关键词：BIM，斜拉桥，数字化施工

引言

近十年来，中国的发展速度很快，人们的生活也得到了很大改善。中国始终以维护和平为己任，以扩大外交合作为己任，以提高自己的经济实力为己任。中国也正通过降低东部与西部之间的经济差异来促进中美两国之间的贸易保持平稳。在国家道路运输系统建设中，桥梁的地位越来越重要。斜拉桥以其抗拉性能好、设计准确、造型美观、造价低廉等优点，在现代桥梁工程中占有重要地位。多亏了现代电脑科技和科技的进步，大桥的建设也得到了不断地进步。因此，既提高了大桥的承载能力，又提高了大桥的设计和施工水平。

一、斜拉桥施工中 BIM技术的基本理念

（一）BIM（信息工程技术）的理念

Building Information Model （BIM）是一种对建筑进行3D仿真的技术，可以为施工单位提供准确、可靠、可视化的几何图形、施工进度、工种、人工工资等信息，有助于施工单位对工程的成本与质量进行有效地管理与控制。BIM不仅可以编程，还可以建立3D建筑模型，是一种以数据交互为基础的技术，可以对不同阶段的建筑物进行高效地分类，并可以迅速、高效地进行预报。

BIM技术的普及，给斜拉桥设计、施工、运营、维护等工作提供了方便，既可以对工程全过程进行有效地监控，又可以对工程进行有效的信息分享，提高工程管理的效率和准确性。有了3D建模技术，不仅可以在设计阶段得到准确的计算成果，而且还可以根据3D建模技术对桥体的力学性能、几何参数进行准确地测定，以及对桥体的力学性能进行检测。可以查看与材料的强度水平，例如材料的配比，砂浆和钢筋的资料。

（二）斜拉桥的含义

斜拉桥是一种由多个自成一体的高塔、支架和缆绳构成的，这些缆绳在牵引下将整座桥的重压固定在一起。截至2013年，我国已形成了从 H形，倒 Y形， A形，到菱形等多种形式的钢桥。

斜拉桥是一种极为复杂的静力学体系，不同的桥型具有不同的强度和建造工艺，在对斜拉桥进行强度计算时，需要使桥型保持在一个合适的状态，并使各桥型均匀地受力。

二、BIM（信息工程技术）技术在国外的发展概况

Singer D等采用了贝叶斯网络算法，把 BIM技术和人工智能技术进行了有效的融合，从而对 BIM模型进行了更好地辨识和采集，从而为大桥的概念化设计奠定了坚实的基础和坚实的基础。Sarker B. R.[2]通过将劳动力、施工机具、材料等参数融入 BIM模型， Marzouk M等人通过数学模型与真实工程数据，完成了对桥梁工程项目的整体仿真，进而高效地估计出费用，并完成了桥梁BIM-4D信息的集成。在我国，李建成建议把 BIM同其他一些前沿技术进行融合，比如利用电脑仿真、虚拟报表等，利用 BIM软件中的碰撞原则，来发现建筑工程中存在的一些设计及矛盾问题。李桓等人在大量的理论讨论和现场项目实践的基础上，提出了一套 BIM虚拟建筑技术方案，并将其应用到了一个新的设计体系中。

三、BIM技术的优越性浅析

（一）保证施工的正确性

BIM技术在建筑工程中的应用，不仅可以显著地改善建筑工程的设计与施工的准确性，而且可以在现场进行技术指导，还可以有效地防止返工。

（二）有效地节约建造成本

在建筑施工中，能够将 BIM技术应用到建筑项目中，借助专门的软件，对项目所需的材料进行了科学地分析，并基于对材料的要求，开展一系列的采购工作，这样不仅能够增加建筑材料的利用率，还能够降低在施工中的浪费，从而能够降低项目的造价，保证项目的质量与进度，为项目的建设提供更好的经济效益与社会效益。

（三）提高信息化运算的准确度

在施工过程中应用 BIM技术，一方面能为相关设计人员提供更多信息，使得设计单位在设计时能更加科学、合理、有效地避免错误的发生；另外，利用 BIM本身所具有的3D效果和丰富的行业资讯，可以让建筑公司预先发现图纸中的不足之处，进而提升项目的估算准确率。在实际应用中，若能改善建造过程的准确性，不仅能减少建造过程中的浪费，而且能使建造过程更高效。

四、该项目建设过程中遇到的问题

在建筑过程中，会面临许多问题，例如：赤水河大桥的建设地点位于西边的深谷，由于其特殊的环境，导致其混凝土的保养性较差，容易产生裂缝；索塔施工线形对周围的环境和其他因素有很大的影响，而且在施工过程中需要进行大量的高空工作，需要大量的人手和较长的工作时间。操作监督困难、消息传递通道狭窄、事故处理困难。

另外，索塔等大节段拉拔过程未能顺利完成，主要是由于索塔本身具有较高的安全性，且多层（3-5层）垂直布置，且布置较为紧密，各节段拉拔过程中，受外力作用较强，这些都使得每一个节段的钢筋都更容易受到外力的影响，从而导致它们的变形和重心位置的变化。

五、BIM技术在建筑工程中的应用

（一）参数化模型

其关键是将建筑构件之间的相互关系转化为统一的可计算的结构，从而实现对结构构件的参数化。Revit组件是建立此模型的基本要素，包括模型组件、标准组件和具体观察角度的组件。将其进行了参数化处理，使其能够按照设计图、施工进度表等资料来进行结构设计。斜拉桥结构的参数化模型建立前，必须对结构中的构件进行合理的分类，包括梁、边缘、桥梁、基础、楼板、电缆线等等。通过对模型进行参数化设计，既可以对模型的外形进行调节，又可以减少模型的反复构建，大大提高了模型构建的效率。

（二）索塔核心建模

斜拉桥桥梁模型的建立。利用米制构架横梁和支持规范的类型模板来建立一个支持-支持-支持的类型。在此基础上，对几何图元增加了一些空间特征值，从而建立了几何图元的笼状模型。在此基础上，建立和装载多个系列的三维空间，对其进行放样、融合等操作，建立多种形状的三维空间，并对其尺寸、形状、材料等进行调节，提高三维空间的计算效率。

（三）防撞检验

NavisWorks的软体可以让你进行诸如硬碰硬，保守的硬碰硬，空隙和转发器等碰撞试验。项目提出了一种基于“硬碰硬”的桥梁撞击探测方法。首先，利用 NavisWorks对斜拉桥进行整体数值仿真，探究桥梁可能存在的构造形式和运行工况，并开展冲击试验，给出精确的冲击计算结果。利用该方式，能够及时地发现在设计计划或施工阶段存在的可能存在的问题，并对其进行交流和调整，进而降低重新启动项目所花费的时间、材料和人力设备的额外费用等，进而提升施工效率。

结语

BIM技术的广泛应用，给建设领域带来了重大的变化，既能推动科学的设计和建设，又能为建设领域的发展提供更多的可能，为建设领域开拓了新的思路和新的发展空间。

参考文献

[1]赵玉博.我国施工企业BIM技术应用研究文献综述[J].建筑科技,2022,6(03):161-163.

[2]邢树刚,焦建,张晓妮,李永福.BIM技术在施工阶段安全应用的研究综述[J].科学技术创新,2020(07):109-110.

[3]张溯渊,张尚,孙其浩,施佳曼.BIM在工程项目施工阶段的应用障碍综述[J].项目管理技术,2019,17(11):46-50.