BIM技术在连续刚构桥悬臂施工模拟中的应用

段永胜 张进 杨维 程果

（1.重庆高速工程顾问有限公司，重庆 401121；2.重庆金交劲通科技股份有限公司，重庆 401336）

任河特大桥位于城口县葛城镇庙垭村，距城口县城约4km，主桥跨越任河，引桥为城口互通立交主线桥，跨越多个匝道。设计为分离式双幅桥，左幅桥梁起点历程桩号为ZK38+193，终点历程桩号为ZK39+457，全程1264m；右幅桥梁起点历程桩号为K38+177，终点历程桩号为k39+439，全长1262m。主桥设计为95m+180m+95m的连续刚构桥，墩顶0号梁段高度为11.5m，箱梁跨中及边跨现浇段梁高为4m，梁高和底板厚度从中跨合龙段吊悬臂根部按1.6次抛物线变化。主墩为9m×9m空隙薄壁墩，左幅22号墩桥墩高93m，23号墩墩高为122m；右幅22号墩墩高93m，23号墩墩高121m。任河特大桥主桥右幅桥型布置如图1所示。

图1. 任何特大桥右幅主桥桥型布置图

一、BIM技术应用到挂篮悬臂浇筑施工优势

（一）施工过程

在连续刚构施工、挂篮、0#块托架安装前，通过BIM模型的创建及施工模拟就能了解整个施工的详细过程和结果，可避免不必要的返工带来的人力物力消耗，为连续刚构桥挂篮悬臂浇筑施工提供经验和最优可的主梁施工方案。

（二）施工工艺模拟

1.为关键施工步骤模拟提供可视化的解决方法，例如挂篮的移动；

2.解决施工中的错漏碰缺问题，例如挂篮内外滑梁设计长度是否与0#块加宽部分碰撞；

3.通过BIM技术支座施工模拟仿真动画，可清晰地展示施工步骤，减少误读而导致的表面质量、安全问题以及减少返工和整改。

二、 施工仿真动画BIM模型创建

（一）BIM模型创建平台

采用达索公司的3DEXPERIENCE软件对任河特大桥主桥、挂篮、托架、钢筋、预应力钢筋、预应力管道及其他施工设备进行BIM模型创建。3DEXPERIENCE软件中的参数化建模、工程模板、装配设计等功能可大幅度提升BIM模型创建效率。

（二）BIM模型与实景地形相融合

采用勘测单位的1：2000地形等高线进行地形制作，通过ArcGIS对等高线数据进行处理，再将等高线数据转换成DEM数据。

北京54、西安80是我国常用的投影坐标系，将这两个坐标系转换至其他坐标系时，需要进行基于GEOCENTRIC_TRANSLATION和COORDINATE_方法的七参数转换。将DEM数据及高清谷歌卫星地图导入至超图，进行参数转换及渲染后得到实景地形模型。任河特大桥BIM模型与实景地形相融合后，如图2所示。

图2.任河特大桥模型与实景地形融合

三、基于BIM的施工仿真动画制作步骤

（一）0#块施工

0#块采用在主墩上搭建托架的方式进行现场浇筑施工。具体施工关键工艺工序如图3所示。

图3.0#块施工动画模拟过程

（二）挂篮安装

挂篮安装主要流程为：轨道梁安装——挂篮桁架安装并进行后锚——前后上下横梁安装锚固、底篮纵向分配梁安装——侧模及外滑梁安装——底篮安全防护平台及内模滑梁安装——对称安装另一侧挂篮——梁挂篮间进行螺栓锚固。

（三）1#块施工

1#块施工流程包括：挂篮内膜、普通钢筋、预应力管道安装——节段混凝土一次性浇筑——养护至设计龄期张拉1#块预应力混凝土的龄期。

（四）挂篮移动

挂篮移动主要流程为：轨道梁接长并锚固——安装挂篮移动顶推装置——解除锚固装置——折叠内侧模并脱模——顶推移动挂篮。

挂篮移动到位后，按照1#块施工步骤进行2#块施工并进行预应力张拉，然后移动挂篮进行3#块施工，按照上述施工步骤施工至最大悬臂状态。

四、结语

通过引入BIM技术对任河特大桥主桥悬臂浇筑施工进行施工仿真模拟，形象、生动、具体地展示了连续刚构桥挂篮悬臂浇筑施工的工艺工序。利用基于BIM技术的连续刚构桥悬臂浇筑施工仿真模拟进行施工前技术交底，使施工人员更加形象具体地了解施工过程中的各项工艺及工序，提升施工效率。