BIM技術(shù)拓展了鋼橋制造新模式

近年來，我國橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，但是鋼橋所占的比例仍很低。可以預(yù)計，未來幾十年隨著我國交通建設(shè)及城市化進(jìn)程的加快，鋼橋以其抗震性好、自重輕、施工周期短、綠色環(huán)保，在國內(nèi)將有巨大的市場。尤其是大型、特大型鋼橋項目，如港珠澳大橋、平潭海峽大橋、滬通長江大橋等大型項目，對鋼橋制造提出了更高的要求。

由于BIM以3D數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，作為一個平臺將建筑物生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源整合起來，形成對工程對象的完整描述。BIM通過建立單一工程數(shù)據(jù)源，解決了分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，并支持建筑生命周期動態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享。

彎橋、曲面工藝設(shè)計優(yōu)化

利用模型，比較不同方案，篩選出滿足設(shè)計、制造、施工的方案。以筑城廣場大橋為例，筑城廣場大橋采用曲線鋼桁梁彎橋，三桁結(jié)構(gòu)，造型獨特。上層橋面寬27米，下層橋面寬24米，桁高約7米，全橋跨度為236米。

方案一：按照設(shè)計思路為曲線橋，桁架與腹桿皆為曲線。在模型里面可以完全吻合，構(gòu)件形成雙曲面板，但圖紙難以表達(dá)出來，加工制造難度更大，不具有可操作性。

方案二：桁架用曲線，腹桿用直線。利用模型提前檢測出節(jié)點板與腹桿會錯位，誤差達(dá)到一個板的厚度，不滿足設(shè)計要求。

方案三：以直代曲，保證腹桿為直桿，以下的桁架節(jié)點為折點，上下桁架軸線平行。通過模型可以看出腹桿與節(jié)點板完全重合，并且滿足設(shè)計要求，同時降低了加工難度?？梢宰鳛殍旒芮€設(shè)計的參考。

其他的應(yīng)用還有針對橋面進(jìn)行優(yōu)化處理。以直代曲之后，橋面系與桁架橫梁連接處較為復(fù)雜。通過BIM模型，選擇最優(yōu)情況，保證橋面板以及橫梁對應(yīng)關(guān)系，使桁架板件造成了復(fù)雜的異形板，通過BIM模型，將其構(gòu)造出來，避免了在CAD放樣的困難。保證橋面系為規(guī)則板件，批量構(gòu)造異形板將其出圖。

對于特征點的提取：監(jiān)控點、錨梁定位點，在以直代曲之后，桁架軸線發(fā)生改變，再考慮預(yù)拱值后，無法完全參考設(shè)計值。通過BIM模型可以快速準(zhǔn)確得出測量控制點。

另一個應(yīng)用案例是波形板曲面設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)主骨架，骨架縱向長18m，豎向高12.5m，橫向?qū)?200mm。主骨架外設(shè)置波形鋼網(wǎng)架，鋼網(wǎng)架外包波形不銹鋼板。

項目技術(shù)特點：結(jié)構(gòu)安裝高度高達(dá)47m，迎風(fēng)面積大225m2，各構(gòu)件受力復(fù)雜，設(shè)計、制造難度均較大；結(jié)構(gòu)為空間曲面體，各構(gòu)件形態(tài)多樣，外表面為多維曲面，拼裝精度、表面線形要求高；所有構(gòu)件均需高空轉(zhuǎn)運、吊裝、就位成型，工序繁雜；使用期內(nèi)務(wù)必確保結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性、美觀性。特別是波形板曲面形狀滿足燈光效果需求。飄揚褶皺曲面通過骨架圓管自然放樣及不銹鋼板自然光順產(chǎn)生。

通過對現(xiàn)場地形，對既有建筑和旗面BIM模擬進(jìn)行方案比選，選用了500噸汽車吊分五塊吊裝的最優(yōu)方案。

精密測量與模擬預(yù)拼裝

滬通長江大橋采用主跨1092米的鋼桁梁斜拉橋結(jié)構(gòu)，是世界上首座超過千米跨度的公鐵兩用橋梁。首次應(yīng)用了高強(qiáng)高韌性Q500qE材料，安裝單元為28米整體雙節(jié)間桁段，最大達(dá)1800噸。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段尺寸大：35m×16m × 28m。對接口多：九個桿件接口，四個大斷面接口，橋位基本上不可調(diào)，精密測量起到的作用重大。

因為該橋的制造流程非常多，包括公路橋面、鐵路橋面的上下層桁架、橫聯(lián)，以及在工廠需要進(jìn)行桁段的預(yù)拼裝。區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀念，焊接技術(shù)帶來了很多不確定因素，例如焊接變形、焊接余量的預(yù)留等。因此，通過三維測量軟件配合全站儀，對整節(jié)段關(guān)鍵控制點進(jìn)行測量分析，然后根據(jù)軟件處理的測量結(jié)果進(jìn)行針對性的調(diào)整。將大型鋼梁產(chǎn)品制造過程中各階段的尺寸數(shù)據(jù)，保存在精度管理服務(wù)器中，基于大量的事實數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析、匯總、統(tǒng)計、發(fā)布，并實時共享。通過分析對比找出普遍規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化工藝技術(shù)和管理技術(shù)，提高企業(yè)的核心競爭力。

參數(shù)化深化圖應(yīng)用

目前，在曲線鋼箱梁、匝道橋深化設(shè)計方面的推進(jìn)速度較慢。通過與軟件開發(fā)商合作，把工藝要求和三維模型結(jié)合起來，能夠快速準(zhǔn)確地解決曲線深化圖問題。

BIM參數(shù)化軟件支持常規(guī)橋梁、異形橋梁（變高、變寬、斜、彎橋等）及任意組合橋型，且適用的類型多，包括整體式、分離式、斜腹板、超高段、變懸臂、懸臂、底板圓倒角；多種加勁肋樣式，包括 I 形、矩形、倒 T 形、球扁形等；橫隔板類形多樣，包括實腹式、框架式、豎向板；支持獨立設(shè)置頂、底、腹板的任意次厚度變化。

軟件基于CAD平臺操作，定制參數(shù)化輸入，實時顯示二維視圖及三維預(yù)覽，便于檢查參數(shù)的合理性，達(dá)到快速出圖，包括平、立面展開圖、橫斷面圖（任意位置）、節(jié)段圖、大樣圖（加勁肋、橫隔板）、材料數(shù)量明細(xì)表，等等。而且三維模型還可以導(dǎo)入3D-MAX、犀牛做渲染，也可直接導(dǎo)入Revit、Bentley等平臺軟件。

通過BIM參數(shù)化設(shè)計，疊加線形、預(yù)拱度、加工余量等信息，生成三維模型施工圖、加工圖，然后利用SGM自動套料系統(tǒng)，可以輸出料單BOM指導(dǎo)物資采購，也可以輸出數(shù)控NC代碼進(jìn)行數(shù)控切割。實現(xiàn)了工藝圖深化一鍵出圖，一般兩天可出一跨全套深化圖及相應(yīng)的材料清單、材料采購清單、工程量表、三維模型等技術(shù)準(zhǔn)備資料，可以大大縮短技術(shù)準(zhǔn)備工作。

BIM可實現(xiàn)建筑全生命周期的信息共享、信息可預(yù)測和可控制，支持設(shè)計與施工一體化。因此，BIM技術(shù)應(yīng)用，在性能上能夠更好地理解設(shè)計概念，使各參與方能夠共同解決存在的問題；在效率上能夠降低信息轉(zhuǎn)換錯誤和損失，實現(xiàn)更快的建設(shè)周期；在質(zhì)量上能夠減少錯誤和遺漏，避免重復(fù)勞動，浪費時間等；在安全上能夠提升施工現(xiàn)場安全；在可預(yù)測性上能夠更精確地預(yù)測建設(shè)成本和時間。

（編輯：奚雅青）