扫描关注“BIMFILM”官方服务号
了解更多精彩内容和活动
本期直播时间：2023.01.26
分享嘉宾：周昶旭
企业单位：中铁六局北京铁路建设有限公司
职位：BIM主管工程师
分享主题：《BIM技术在世界首例万吨曲线钢桁梁斜拉桥中的应用》
前言
大家好，这里是BIMFILM~~
BIMFILM直播活动持续进行中，其中在1月26号的直播当中，我们邀请到了中铁六局北京铁路建设有限公司的BIM主管工程师周昶旭周工，来围绕自己现在所做的项目，做了一次线上分享。整个分享过程依旧是干货满满，现在小编将重点内容梳理，再次分享给大家。
项目简介
国道109新线高速公路是北京市门头沟区连接河北的重要通道，建成后将补齐北京西部地区高速公路空白。
而安家庄特大桥是109高速全线控制性工程，采用钢桁梁双索面斜拉桥结构形式，上跨丰沙铁路、永定河、国道109，采用墩顶高空双幅同步转体施工，工程总用钢量为43000t转体桥为27700t，经技术查新在国内外具有显著的新颖性，建成后将成为北京市西北新地标！
工程重难点
1、设计阶段图纸交付难度大
本桥梁为横纵双曲线线性钢桁梁结构，钢桁梁空间结构位置复杂，传统二维图纸表达方法几乎无法完成工程的设计任务，难以达到精度控制要求。
BIM解决方案：
结合项目实际特点和需求分析，由建设单位牵头，设计阶段采用BIM正向设计，实现了总承包单位内各部门到专业分包全员参与、信息共享。
2、加工制造难度大
曲线钢桁梁杆件、多边形门式曲线钢塔加工制造难度大, 平曲线钢桁梁长度方向杆件为折线，上弦杆加工制造时需在腹板中心折弯，传统制造流程无法精确控制弯折点位置，制造精度无法达到设计要求。
BIM解决方案：
设计单位通过正向设计交付三维模型进行深化设计加工，对全线所有曲线弦杆弯折点位置精确定位，保证制造加工及模拟拼装精度，解决了工程难题。
3、拼装控制难度大
曲线大跨度非对称大悬臂钢桁梁斜拉桥拼装，在偏载工况下，桥梁拼装线形控制受钢桁梁加工精度、斜拉索张拉精度、温度变化、风力等影响，施工难度大，传统拼装工艺实现快速精确拼装难度大。
BIM解决方案：
将场地与设备模型导入达索系统。通过吊装模拟方案，对吊装方案的运输拼装等各个工艺细节进行验证，确保在狭小场地内快速精确完成拼装。
4、曲线钢桁梁墩顶双转体控制难度大
双幅小间距（2.5m）大跨度曲线钢桁梁墩顶转体控制难度大，大悬臂钢桁梁横向偏心较大，转体过程中梁体各方向稳定性控制难度较大。
BIM解决方案：
利用BIM技术+力学分析进行模拟分析，通过3D max软件进行转体施工模拟确定转体方案。
BIM基础应用
规划阶段
BIM+GIS技术：
应用过程：统一坐标系--周边环境航测--BIM模型坐标复测--GIS+BIM结合管理--输出分析结果--进行实施交底。
最终本项目采用GIS+BIM技术对桥梁周边环境进行采集，通过设定的坐标统一，实现了快速毫米级误差结合，在桥梁施工各阶段、各构件、各工序施工过程与周边环境的实时三维关系，从而判定周边工况在施工不同阶段上的角色，从而提升风险源快速识别，安全管控。
设计阶段
正向设计
由于是双曲线线性，桥线为以折代曲，折线直接出二维图比较困难，利用达索正向设计由两名钢结构专家，多名BIM工程师，完成设计初期工作。
工程量计算
在招标前分包招标工程量计算、场布设施清单、主材工程量统计等。构建类型较多，工程量计算难度大，通过搭建BIM模型,辅助项目部进行工程量的快速提取,将数据与预算部门和实际用量进行对比分析。
复杂节点碰撞
安家庄特大桥钢桁梁安装精度高，对钢桁梁定位精度要求严，拼装难度大。深化设计完善施工图纸，减少图纸的错、漏、碰、缺，为施工阶段提供完善的施工图纸，减少返工，提高施工质量。
模型交付
钢管柱各节段焊接方案优化
主墩钢管柱L3分12节（长30.125m、壁厚90 mm）、R4分14节（长31.125m、壁厚90 mm）对不同节段工艺区分，施工工序较为复杂，分别利用BIM技术的可视维度进行方案分析，吊装工艺形式模拟、尺寸及位置的高精度设计，要比传统施工方案直观很多。经济效益节省工期7天。
数字加工制造
复杂钢结构在现场加工时精度要求高、制造难度大，利用BIM模型数据，实现智能化生产制造；相关数据导入BIM平台，实现制造阶段信息化管理。
通过对项目复杂节点的钢板建模及分类碰撞检测，项目形成了深化方案优化排版，提升了与设计单位沟通的效率，制定了综合的项目处治方案，极大的提高了钢构件的生产、安装质量，保障工程的顺利开展，避免材料损失10万元，机械损失4万元。
同时由于左右幅墩顶杆件超高超宽超重，借助BIM模型的直观性、BIM软件的便捷性，对超重构件进行分段优化，将其（左幅）分为四个节段，从而满足其结构、运输尺寸和重量的要求，为钢梁的加工制造以及运输提供技术支撑。避免材料损失2万元，人工损失3万元。
制作杆件安装工序模拟动画，提高安装交底效率和质量，传达设计意图，提高协作效率。避免材料损失3万元，机械损失2万元。
施工阶段
可视化交底
钢桁梁转体桥技术交底结构杆件工序复杂，传统技术交底理解难度大，在采用工程施工三维模交底型后，对L3、R4焊接工艺、尺寸进行可视化交底，保证施工质量，确保施工计划有序的执行。避免材料损失3万元，机械损失2万元。
施工方案优化
BIM技术可以模拟整个工程过程，实现钢支撑、滑道、转体系统等方案在三维空间内的布置，从而提高施工方案编制的精度。通过BIM技术，施工方可以对临时钢支撑、滑道、转体系统等施工方案进行实时把控，以确保施工进程顺利、质量可靠，从而优化施工方案并提供更加可行的建议。综合节约人工费3万元、材料费2万元，节约工期4天。
复杂节点碰撞
安家庄特大桥钢桁梁安装精度高，对附属临时结构定位精度要求严，拼装难度大，施工前创建BIM模型，根据横梁隔板受力计算，对塔吊附着进行深化设计，完善施工图纸，减少图纸的错、漏、碰、缺，减少返工，提高施工质量。
在施工阶段，团队完成了钢钢塔结构复杂节点的BIM模型建立，并对临时附属模型进行了碰撞检测分析。在此过程中，发现塔吊附着与斜拉索发生碰撞，立即在施工前深化设计，在钢塔横梁内置横隔板受力计算结果后，将附属向上偏移1.5m避开碰撞，指导加工及节约材料方面起到有效作用。综合节约人工费3万元、材料费4万元，节约工期5天。
模拟拼装
通过BIM软件自动算出不规则杆件的重心，从而准确设置吊点，提高钢构件吊装的稳定性和安全性，提高了设计效率。材料费5万元，节约工期5天。
方案模拟
安家庄特大桥各节点施工工艺复杂，编制施工模拟、辅助专项方案编制及现场管理可以进行进度模拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，减少返工和整改。通过精细化施工过程方案模拟，发现、纠正方案存在的问题，避免材料损失5万避免机械损失2万，节约工期4天。
质量、安全管理
施工现场安全隐患风险管理难度大，采集现场数据,建立质量缺陷、安全风险、文明施工等数据资料，形成可追溯记录。形成验收信息、资料及可视化记录。保证安全质量施工，节约人工2万元，节约工期3天。
二维码应用
桥梁施工现场线路较长、设备类型较多、管理难度大，结合二维码技术，对各项方案进行标准化处理，上传至平台，生成二维码，通过手册、展板等方式现场扫描，准确把握工程信息。累计节省人工费1万元节省材料费0.5万元，节约工期3天。
运维阶段
工程资料管理
利用 BIM 云平台，将工程相关的图纸、工艺、方案、交底等内容标准化处理，上传至 BIM云端，保证资料的版本唯一性和数据的安全性，从而实现信息高效流通和现场无纸化办公。优化人员管理，降低人工2万元。
BIM创新应用、示范应用
正向设计
图纸设计阶段难度大，本桥梁为横纵双曲线线性钢桁梁结构，传统二维图纸表达方法几乎无法完成工程的设计任务，设计单位从设计伊始采用三维设计技术展开工程设计，精度控制难度较大。
（1）通过正向设计，建筑设计方案的准确性和完整性得到提高，能够更好地满足客户需求，减少后续的设计修正和项目变更。同时，优化建筑构造和工艺流程，也能够提高建筑质量和可持续性，减少建筑的污染和能耗，降低建筑运营成本。
此外，无缝集成和协调的建筑设计、施工和运营过程，也能够提高项目管理的效率和协调性，减少项目成本和风险，为企业带来更好的经济效益。为工程的顺利完成提供了保障。综合节约人工费10万元。节约工期25天。
（2）依据三维模型出具二维图纸指导施工，并指导九桥出具二维加工图纸。通过应用 BIM正向设计，出具本项目复杂节点三维设计图纸，指导生产厂商进行钢箱梁隔板加工生产，辅助进行钢构件集约化生产，有效节约材料使用;结合三维图纸进行现场交底，直观清晰，便于理解设计意图。综合节约人工费5万元材料费5万元，节约工期3天。
基于BIM加工虚拟拼装
由于曲线钢桁梁加工精度要求高、安装控制难度大，杆件多为折线型及不规则断面形状，多个节点为多杆件空间位置组合，传统制造流程无法精确控制弯折点位置，制造精度无法达到设计要求。
利用BIM软件，可以将设计出的三维杆件模型导入数控机床，自动生成加工程序，提高加工精度和效，提高桥梁制造和施工质量。经济效益应用深化设计加工的杆件模型和全桥杆件拼装模拟能够有效解决曲线钢桁梁加工和安装难度大的问题，提高桥梁制造和施工质量。节省材料成本约29万元，节约工期12天。
BIM+3D打印技术
该桥为曲线钢桁梁桥，复杂节点多，钢管柱、钢盖梁、转体系统、钢桁梁节点等内部结构复杂，视觉展示难度大。
应用BIM和3D打印技术可以更精确地制作建筑模型，有助于提高建筑质量和准确性减少复杂节点结构设计中的错误和重复设计。使用3D打印技术可以制作出复杂的建筑模型，如特殊曲面、异形墙等将预制构件实物展示出来，能够更直观地展现结构构件，减少在施工现场的交流和理解难度，提高施工效率和质量。
BIM+三维激光扫描
确保钢结构杆件尺寸与设计模型一致，保证施工现场顺利安装成为重中之重。
利用BIM+三维激光扫描技术，吊装前在加工厂扫描杆件复核BIM设计模型尺寸，确保杆件及螺栓孔尺寸一致可达到现场正常施工。
BIM+GIS+无人机在铁路安全管理中的应用
该工程位于山区地形，桥梁上跨铁路繁忙干线，施工中确保铁路安全是本工程的重点。
利用BIM+GIS+无人机技术，山区地形及铁路现状通过无人机倾斜摄影技术生成GIS模型，并与BIM模型融合，能够精确分析铁路设备与施工过程中的人员机械的空间位置关系，确保设备人员在铁路安全保护区外正常施工，不影响铁路设备运行。
基于BIM+物联网等信息技术融合应用情况
智慧管理平台应用
中国中铁BIM云平台
BIM+广联达智慧平台
现场进度
质量、安全管理
视频监控
北斗定位智能系统
整体应用总结
1、正向设计在本工程中钢桁梁的正向设计通过优化桥梁结构，在保证桥梁稳定性的同时，提高了桥梁的承载能力，使得桥梁能够承受更大的荷载和更长的使用寿命，正向设计可以节约数十个百分点的材料成本。可以在减少工程成本的同时，提高工程施工效率。
2、通过无人机倾斜摄影+大疆制图软件应用可以方便快捷的提取不规则挖土方工程量、填土方工程量，比传统CAD算法更加准确。效益分析：根据目前完成的传统计算结果10241.563m³、无人机倾斜摄影计算结果5144.73m³，预估为项目节省经济效益。
3、通过对结构复杂节点的模拟和分析，对施工过程进行了优化，减少了施工风险。通过BIM技术，施工图纸的减少和精简，减少了人力和物力资源的浪费，提高了资源利用率。
4、施工方案优化BIM技术可以实时把控施工方案，确保施工进程顺利、质量可靠，提高工程的安全性和可靠性。综合来看，BIM技术可以显著提高施工方案编制的水平，为工程建设提供更加可靠、高效的支持。
5、加工虚拟拼装能够在模型中对节点的位置、连接方式进行准确的指导，并可以提前发现潜在的问题点，从而更好地指导实体安装，降低了人工验收的工作量和人工上的安全风险。
6、铁路北侧复杂山谷地形防护措施方案优化通过倾斜摄影和BIM技术进行设计和施工管理，倾斜摄影技术可以实现高效的数据采集和处理，可以在设计、施工、维护等多个环节中减少资源浪费和人工错误，降低成本。
以上，就是本次周工分享的主要内容，干货非常非常多。
具体详细内容，大家可进入视频号查看回放：
这里也是再次感谢周工对BIMFILM的认可和支持，期待在未来周工能再次做客我们的直播间进行学习和交流。
--------------
如有更多伙伴想要更深入的了解、试用和购买BIMFILM，可点击以下链接进入BIMFILM官网联系我们：
关注以下官方服务号，为您提供更多优质内容和精彩活动：
BIMFILM，助力施工科学推演，先看到，再做到！
小tips：如何预约BIMFILM线上直播，前来分享？
BIMFILM现面向建筑行业所有从业人员征集分享内容。
只要你有好的工程项目，相关内容能给其他用户带来一定的价值，都可以联系我们，参与我们的线上直播进行分享。
与此同时我们也将给到您丰厚的分享奖励。
具体关于线上分享的内容，大家可添加BIMFILM官方微信进行咨询：
客服
顶部
欢迎您与我们沟通
在线咨询
专业客服为您解答
BIMFILM公众号
扫码关注BIMFILM公众号
BIMFILM线上直播
BIMFILM应用案例
BIMFILM优质客户分享
BIMFILM施工设计大赛
BIMFILM新功能更新
其它活动资讯