CN109255145B - 一种基于bim的三维场景的钢桁架桥模拟施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM的三维场景的钢桁架桥模拟施工方法，利用BIM软件在所建立的钢桁架桥三维模型中模拟钢桁架的安装工艺，通过对比钢桁架杆件采取不同组合方式的安装方法，确定出最节省工期、资金投入小，并且最安全可靠的施工方案。建立钢桁架桥的BIM模型，在模型中对钢桁架杆件不同组合方式的吊装方法进行模拟施工，并实时统计钢桁架杆件不同组合方式中所安装杆件的重量、吊装设备所需的吊重、工期等参数。根据系统收集到的吊装设备的吊重数据，推算出吊装设备的布置情况及投资情况。根据吊装模拟，统计出不同吊装方案存在碰撞检查等安全风险点。从工期、投资、安全等方面对比分析不同施工方案的优缺点，选择出最优的施工方案。

Description

一种基于BIM的三维场景的钢桁架桥模拟施工方法
技术领域
本发明涉及钢桁架桥架设安装技术领域，尤其涉及一种基于三维场景的钢桁架桥模拟施工方法。
背景技术
随着桥梁技术的不断发展，钢桁架桥由于其良好的受力特性被越来越多的应用于桥梁施工中。钢桁架一般由桁架外围的上、下弦杆，连接上、下弦杆的斜腹杆和竖腹杆，上下水平纵向联结系和中间横撑架等组成。由于钢桁架桥杆件数量多、结构组成复杂，在桥梁架设安装过程中，合理的安装工艺将直接影响整个工程的工期、安全、资金投入等方面。
现有的钢桁架桥施工中主要有钢桁架整节段安装和钢桁架散件吊装两种方法。
钢桁架整节段安装需要在预拼场地将弦杆、腹杆、上下水平纵向联结系及中间横撑架等构件预拼完成，然后由吊装设备将整节段钢桁架吊装至指定位置并连接固定。
钢桁拱散件吊装：吊装设备按照一定的吊装顺序依次将钢桁架弦杆、腹杆、联结系等杆件一件一件吊装至指定位置并连接固定。
建筑信息模型(BIM)可以将工程项目的各项信息通过建模以三维模型的方式形象的展示出来，并在施工前利用BIM软件对施工工艺进行模拟，分析不同施工方法的优缺点，找出最优的施工方案，达到利用BIM技术指导现场施工的目的。
钢桁拱桥整节段吊装对吊装设备的吊重要求高，资金投入大，不适用于大型钢桁架拱桥；
钢桁架桥整节段吊装需同时施工多个对接点，难以实现每个点的同步对接，安全风险大。钢桁拱桥由于杆件众多，采用散件吊装，工期较长；钢桁架桥采用散件吊装，高空作业多，安全风险大；钢桁架桥采用散件吊装，杆件间的碰撞问题多，施工效率低。
发明内容
本发明公开了一种基于BIM的三维场景的钢桁架桥模拟施工方法，可以利用BIM软件在所建立的钢桁架桥三维模型中模拟钢桁架的安装工艺，通过对比钢桁架杆件采取不同组合方式的安装方法，确定出最节省工期、资金投入小，并且最安全可靠的施工方案。
本发明采用的技术方案主要包括以下几个技术点：
1)建立钢桁架桥的BIM模型，在模型中对钢桁架杆件不同组合方式的吊装方法进行模拟施工，并实时统计钢桁架杆件不同组合方式中所安装杆件的重量、吊装设备所需的吊重、工期等参数。
2)根据系统收集到的吊装设备的吊重数据，推算出吊装设备的布置情况及投资情况。
3)根据吊装模拟，统计出不同吊装方案存在碰撞检查等安全风险点。
4)从工期、投资、安全等方面对比分析不同施工方案的优缺点，选择出最优的施工方案。
本发明公开了一种基于三维场景的钢桁架桥模拟施工方法，包括BIM建模、施工模拟、数据收集、方案对比及方案确定；根据现场建立BIM模型，然后对不同杆件的组合方式进行BIM模拟施工，收集杆件重量、吊装所需时间、吊装设备吊重、安全隐患点等参数并计算出吊装设备投入及工期情况，然后对比参数筛选2至3个较优方案确定出经方案，最好评审确定出钢桁架桥杆件安装最优方案。
具体实现方法如下：
S1利用BIM建模软件对钢桁架桥、吊装设备及施工场地建立BIM模型，并在BIM建模的中输入钢桁架桥的吊装杆件的重量信息及场地的位置信息，吊装设备运行速度、安全系数等信息；
S2根据S1所建立的BIM模型，利用BIM模拟仿真软件在BIM模型中模拟现场施工，模拟内容为钢桁架桥在吊装杆件不同组合方式上的安装过程，并实时采集所安装杆件的总重量、吊装设备所需要的安全吊重、吊装过程所耗费的时间、模拟过程中出现的碰撞等安全隐患点；其中，所采集的安装杆件的总重量为钢桁架桥在吊装杆件不同组合方式下所有吊装杆件及拼接板等连接构件的重量之和；所采集的吊装设备所需安全吊重通过某一种组合方式中所吊杆件的最大吊重与吊装设备的安全系数计算得出；所采集的吊装过程所耗费的时间通过杆件目标位置、场地位置及吊装设备运行速度参数计算得出；所采集的安全隐患点通过吊装模拟过程中BIM模拟仿真软件的碰撞检查模块来实现；
S3根据S2所采集到的杆件在不同组合形式下吊装设备的安全吊重，计算出吊装设备的资金投入，计算依据为现有技术中已投入使用的不同吊重吊装设备的布置情况；根据S2所采集到的吊装过程所耗费的时间，计算出钢桁架桥的吊装杆件全部安装完成所需要的工期；
S4对比分析BIM模拟中采集到的吊装杆件在不同组合形式下吊装杆件吊重、吊装工期、吊装设备投入、安全隐患点等数据，筛选出2～3个施工方案，最后通过方案评审等方式评选出最后的施工方案。
与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果。
1、相比于传统的钢桁架桥施工方法，本发明能够大大减少实际施工过程中杆件碰撞所带来的返工及安全隐患；
2、相比于传统的钢桁架桥施工方法，本发明能够在很大程度上缩短工期；
3、相比于传统的钢桁架桥施工方法，本发明能够在很大程度上保证吊装设备的安全，减少吊装设备的资金投入。
附图说明
图1是本方法的实施流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于三维场景的钢桁架桥模拟施工方法，包括BIM建模、施工模拟、数据收集、方案对比及方案确定；根据现场建立BIM模型，然后对不同杆件的组合方式进行BIM模拟施工，收集杆件重量、吊装所需时间、吊装设备吊重、安全隐患点等参数并计算出吊装设备投入及工期情况，然后对比参数筛选2至3个较优方案确定出经方案，最好评审确定出钢桁架桥杆件安装最优方案。
具体实现方法如下：
S1利用BIM建模软件对钢桁架桥、吊装设备及施工场地建立BIM模型，并在BIM建模的中输入钢桁架桥的吊装杆件的重量信息及场地的位置信息，吊装设备运行速度、安全系数等信息；
S2根据S1所建立的BIM模型，利用BIM模拟仿真软件在BIM模型中模拟现场施工，模拟内容为钢桁架桥在吊装杆件不同组合方式上的安装过程，并实时采集所安装杆件的总重量、吊装设备所需要的安全吊重、吊装过程所耗费的时间、模拟过程中出现的碰撞等安全隐患点；其中，所采集的安装杆件的总重量为钢桁架桥在吊装杆件不同组合方式下所有吊装杆件及拼接板等连接构件的重量之和；所采集的吊装设备所需安全吊重通过某一种组合方式中所吊杆件的最大吊重与吊装设备的安全系数计算得出；所采集的吊装过程所耗费的时间通过杆件目标位置、场地位置及吊装设备运行速度参数计算得出；所采集的安全隐患点通过吊装模拟过程中BIM模拟仿真软件的碰撞检查模块来实现；
S3根据S2所采集到的杆件在不同组合形式下吊装设备的安全吊重，计算出吊装设备的资金投入，计算依据为现有技术中已投入使用的不同吊重吊装设备的布置情况；根据S2所采集到的吊装过程所耗费的时间，计算出钢桁架桥的吊装杆件全部安装完成所需要的工期；
S4对比分析BIM模拟中采集到的吊装杆件在不同组合形式下吊装杆件吊重、吊装工期、吊装设备投入、安全隐患点等数据；设F为技术方案的综合相关函数，F与吊装杆件吊重m，吊装工期t，吊装设备投入c，安全隐患点x线性相关，因此，建立如下函数：
Min F(m,t,c.x)＝am+bt+ec+fx，a、b、e和f分别为吊装杆件吊重m，吊装工期t，吊装设备投入c，安全隐患点x权重系数；a、b、e和f的权重系数取0-10。
最后通过方案评审等方式评选出最后的施工方案。
与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果。
1、相比于传统的钢桁架桥施工方法，本发明能够大大减少实际施工过程中杆件碰撞所带来的返工及安全隐患；
2、相比于传统的钢桁架桥施工方法，本发明能够在很大程度上缩短工期；
3、相比于传统的钢桁架桥施工方法，本发明能够在很大程度上保证吊装设备的安全，减少吊装设备的资金投入。
需要特别说明的是，本发明方法利用BIM技术，将钢桁架桥的吊装过程中的吊装杆件吊重、吊装工期、吊装设备投入、安全隐患点作为基本吊装方案评估点，BIM模型能够对吊装过程综合性价比进行评估，是发明人付出创造性劳动得到的。

Claims (1)

1.一种基于BIM的三维场景的钢桁架桥模拟施工方法，包括BIM建模、施工模拟、数据收集、方案对比及方案确定；根据现场建立BIM模型，然后对不同杆件的组合方式进行BIM模拟施工，收集杆件重量、吊装所需时间、吊装设备吊重、安全隐患点参数并计算出吊装设备投入及工期情况，筛选出2～3个施工方案，最后通过方案评审方式评选出最后的施工方案；
具体实现方法如下：
S1利用BIM建模软件对钢桁架桥、吊装设备及施工场地建立BIM模型，并在BIM建模的过程中输入钢桁架桥的吊装杆件的重量信息及场地的位置信息，吊装设备运行速度、安全系数信息；
S2根据S1所建立的BIM模型，利用BIM模拟仿真软件在BIM模型中模拟现场施工，模拟内容为钢桁架桥在吊装杆件不同组合方式上的安装过程，并实时采集所安装杆件的总重量、吊装设备所需要的安全吊重、吊装过程所耗费的时间、模拟过程中出现的碰撞安全隐患点；其中，所采集的安装杆件的总重量为钢桁架桥在吊装杆件不同组合方式下所有吊装杆件及拼接板连接构件的重量之和；所采集的吊装设备所需安全吊重通过某一种组合方式中所吊杆件的最大吊重与吊装设备的安全系数计算得出；所采集的吊装过程所耗费的时间通过杆件目标位置、场地位置及吊装设备运行速度参数计算得出；所采集的安全隐患点通过吊装模拟过程中BIM模拟仿真软件的碰撞检查模块来实现；
S3根据S2所采集到的杆件在不同组合形式下吊装设备的安全吊重，计算出吊装设备的资金投入，计算依据为已投入使用的不同吊重吊装设备的布置情况；根据S2所采集到的吊装过程所耗费的时间，计算出钢桁架桥的吊装杆件全部安装完成所需要的工期；
S4对比分析BIM模拟中采集到的吊装杆件在不同组合形式下吊装杆件吊重、吊装工期、吊装设备投入、安全隐患点数据，筛选出2～3个施工方案，最后通过方案评审方式评选出最后的施工方案。
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