CN110263451A - 基于bim的拱肋加工施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于BIM的拱肋加工施工方法，属于桥梁建筑技术领域，施工准备步骤通过绘制拱肋整体的平面图，并将拱肋划分为多个单元段，三维建模步骤为绘制多个所述单元段的BIM三维模型，根据多个所述单元段的BIM三维模型确定拱肋模型，绘制胎具步骤为通过对拱肋模型分段，绘制胎具模型并拼装在拱肋模型上确定拱肋施工模型，碰撞检测步骤通过对拼接好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，根据碰撞数据调整设计方案，材料统计步骤为出具胎具加工图，利用BIM技术生成材料清单。本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法，能够降低返工次数，及时解决设计与建造中的问题，减少资源浪费。

Description

基于BIM的拱肋加工施工方法

技术领域

本发明属于桥梁建筑技术领域，更具体地说，是涉及一种基于BIM的拱肋加工施工方法。

背景技术

系杆拱桥由于造型美观、结构合理、跨越能力强，具有兼容人文景观和自然景观协调美的特征。近年来，在城市建设中大量采用系杆拱桥，拱肋为系杆拱桥的主要受力部位之一，拱肋加工质量直接关系到桥梁的结构安全和使用寿命，在以往的钢结构加工中，往往依靠二维图纸进行下料、加工、焊接成型，但是平面图纸无法全方位的展示结构复杂的装置，从而容易造成返工等问题，甚至影响整个工程的工期，同时二维图纸不能直观展示拱桥的施工过程，无法发现拱桥设计与建设过程中所存在的问题，为拱桥的建设施工带来不便，并且由于拱桥本身结构的复杂性，需要制造不同尺寸规格的胎具，而传统方法无法掌握所需胎具的准确规格从而造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM的拱肋加工施工方法，旨在解决易返工，无法及时解决设计与建造中的问题，胎具制作过程中容易造成资源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于BIM的拱肋加工施工方法，包括以下步骤：

施工准备步骤，确定拱肋类型和结构尺寸，绘制拱肋整体的平面图，并将拱肋划分为多个单元段；

三维建模步骤，绘制多个所述单元段的BIM三维模型，根据多个所述单元段的BIM三维模型确定拱肋模型；

绘制胎具步骤，对拱肋模型分段，绘制胎具模型并拼装在拱肋模型上确定拱肋施工模型；

碰撞检测步骤，对拼接好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，根据碰撞数据调整设计方案；

材料统计步骤，出具胎具加工图，利用BIM技术生成材料清单。

进一步地，所述基于BIM的拱肋加工施工方法还包括：

技术交底步骤，结合三维可视化模型生成交底培训方案。

进一步地，所述单元段包括：

拱脚预埋段，相对设置；和

多个节段，多个所述节段线型拼接，且两端与所述拱脚预埋段的连接部连接。

进一步地，所述拱肋模型包括上下设置的拱肋体模型、用于支撑所述拱肋体的所述风撑模型和用于连接多个所述单元段的所述构配件模型。

进一步地，所述胎具设置在拱肋外周上，用于后续的拱肋施工。

进一步地，所述三维建模步骤采用revit软件建模。

进一步地，所述材料统计步骤利用ProStructure建立统计模型并生成材料统计表。

进一步地，所述碰撞数据包括碰撞的形式、位置及碰撞部件的编码。

进一步地，所述技术交底步骤中还包括分割模块，用于将拱肋施工模型分割为多个施工子模型。

进一步地，所述技术交底步骤中还包括模拟演示模块，所述模拟演示模块用于将多个所述施工子模型进行施工动画演示。

本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种基于BIM的拱肋加工施工方法通过绘制拱肋的平面图，并且将拱肋划分为多个单元段，便于施工、运输及分析，然后绘制多个单元段的BIM三维模型，并且将模型进行拼接，从而形成了拱肋模型，在拱肋模型的基础上拼装胎具模型，通过对拼装好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，及时发现设计中所存在的问题对原设计方案进行修改，从而提高施工质量，在碰撞检测完成之后生成胎具加工图，从而指导胎具的加工与生产，解决了胎具加工中尺寸较难掌握的问题，同时通过BIM技术生成材料清单，方便施工人员及时掌握所需材料信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的流程图；

图2位本发明实施例提供的拱肋分段示意图；

图3为本发明实施例提供的单元段拼接模型示意图；

图4为本发明实施例提供的风撑结构模型示意图；

图5为本发明实施例提供的连接板结构模型示意图；

图6为本发明实施例提供的连接杆结构模型示意图；

图7为本发明实施例提供的拱肋模型示意图；

图8为本发明实施例提供的拱肋施工模型示意图。

图中：1、拱脚预埋段；2、节段。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明的一个实施例提供的基于BIM的拱肋加工施工方法的实现流程，其过程详述如下：

在S101中，施工准备步骤，确定拱肋类型和结构尺寸，绘制拱肋整体的平面图，并将拱肋划分为多个单元段。

本实施例中，通过平面图对拱肋进行划分，将拱肋分为多个单元段，从而便于的施工、运输及分析，并且平面图的绘制为后续的BIM三维建模提供了数据支持。

在S102中，三维建模步骤，绘制多个所述单元段的BIM三维模型，根据多个所述单元段的BIM三维模型确定拱肋模型。

本实施例中，根据所分的单元段进行BIM三维建模，并且通过拼接形成了最初的拱肋模型。

在S103中，绘制胎具步骤，对拱肋模型分段，绘制胎具模型并拼装在拱肋模型上确定拱肋施工模型。

本实施例中，在拱肋模型的基础上绘制胎具模型，并且将胎具模型与拱肋模型进行拼接，确定出施工过程中的三维立体图，使施工过程更加地直观。

在S104中，碰撞检测步骤，对拼接好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，根据碰撞数据调整设计方案。

在S105中，材料统计步骤，出具胎具加工图，利用BIM技术生成材料清单。

从上述实施例可知，本发明实施例可以对拼装好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，及时发现设计中所存在的问题，并且能够及时对原设计进行修改，能顾提高施工质量，在碰撞检测完成之后生成胎具加工图，从而知道胎具的加工与生产，解决了胎具加工中尺寸较难掌握的问题，同时通过BIM技术生成材料清单，方便施工人员及时掌握所需材料信息，通过BIM技术向工人进行技术交底，可减少返工的次数，降低材料的浪费。

本实施例中，工程主桥为下承式钢管混凝土系梁拱桥，采用刚性系梁刚性拱，计算跨径L＝128.68m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，矢高25.736m。拱肋采用哑铃型钢管砼，每个钢管外径120cm，钢管及腹板壁厚1.6cm，内充C40微膨胀砼。风撑采用K型，由外径120cm和90cm钢管焊接而成，每幅桥6组。拱肋总重约924吨，风撑约100吨。编制建造方案时主要考虑到厂内吊装能力、运输条件以及现场吊装能力。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，请参阅图2，单元段包括拱脚预埋段1和多个节段2，以某实际工程为例，将每幅拱肋在厂内胎架上制成7个厂内分段及2个拱脚预埋段1，其中最长分段约21m，重约35t，采用汽车运输至现场，分段划分时，考虑到接缝线需错位，腹板的横向焊缝与钢管的环缝不应处于同一截面。根据确定的初步方案，首先将拱肋钢结构部分划分为7个大的节段2和2个拱脚预埋段1，如表1所示。

表1单个拱肋节段2划分表

序号	名称	长度	重量	备注
					1	拱脚-1	6.087	10.3
2	D1	20.678	35
					3	D2	16.781	28.4
4	D3	17.371	29.4
					5	D4	13.586	23
6	D5	17.371	29.4
					7	D6	16.781	28.4
8	D7	20.678	35
					9	拱脚-2	6.087	10.3

本实施例中，拱脚预埋段1相对设置，多个节段2线型拼接，且两端与拱脚预埋段1的连接部连接，拱脚预埋段1用于与地平面连接，并且呈对称分布，拱脚预埋段1相对长度较短，重量较轻，起支撑作用，在两个拱脚预埋段1之间设置有呈线型连接的节段2，节段2与拱脚预埋段1呈对称分布，便于生产与检测，通过BIM三维模型能够生动的描述出拱肋的具体结构以及形状特点，通过拼接能够及时发现设计过程中出线的错误与偏差，从而方便设计人员及时改正，可对拱肋模型进行碰撞检测，从而及时修改相应的尺寸。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，请参阅图3至图8，拱肋模型包括上下设置的拱肋体模型、用于支撑拱肋体的风撑模型和用于连接多个单元段的构配件模型，上下设置的拱肋体由多个单元段拼接而成，风撑为由钢罐焊接而成，呈K型，风撑的上端与一拱肋体连接，另一端与下另一拱肋体连接，起到支撑与固定拱肋体的作用，构配件用于多个单元段之间的连接，还包括其他配件，生成的拱肋模型，能够全方位的模拟拱肋的具体形状结构，并且能够为后续的碰撞检测提供了模型基础，为提前知晓设计方案中存在的缺陷与瑕疵，可在拱肋模型确定之后进行碰撞检测，根据碰撞数据修改拱肋在设计时出现的问题，针对碰撞数据报告，可修改相应位置的部件，在修改完成之后再次进行碰撞检测，直至检测合格为止。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，请参阅图8，胎具设置在拱肋外周上，用于后续的拱肋施工，在BIM碰撞检测完成，并且合格之后，生成适用于胎具生产的加工图，用于指导胎具的加工，由于拱肋中各单元段的高度均不相同，在拱肋施工模型上再次进行划分，所得的胎具段，用于模拟胎具在安装之后的具体位置，并且根据各胎具模型从而生成形状与尺寸各不相同的胎具加工图，在该加工图的指导下，方便了工厂的生产，避免了人为的设计造成的资源的浪费，并且模拟了胎具安装时的具体结构，从而避免了因胎具与拱肋无法匹配从而造成的返工问题，减少了因胎不匹配造成的施工工期的浪费。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，三维建模步骤采用revit软件建模，在确定了拱肋的类型与结构尺寸后，根据实地的情况，在完成了拱肋的总体平面图后，利用Revit进行拱肋的三维建模，在建模时采用创建桥梁的方法，分别在平面和立面上拾取CAD中的底图建立空间线，从而生成了拱肋的中间线，根据所分各单元段的长度的不同，每隔一个单元段设置一个识别点，在此基础上新建一个公制桥梁的模型，并且导入拱肋的平面图，在Revit中将上述的中心线放在原点，要求中心线的原点与CAD或者CAXA的桥梁中心线对齐，复制Revit导入的中心线，两条拱肋的中心线重合在一起，此时将工作面设置在水平参照平面上，将其中一条中心线分解从而变成块集合，用样条曲线拾取各单元段的外线断生成的中心线在水平参照平面上的投影，采用相同的方法生成拱肋中心线在竖直平面上的投影，将中心线在水平和竖直平面内的投影进行闭合，在Revit中新建拱肋轮廓，存储单元段为单元族，拾取各单元段的中心线并栽入相应的拱肋单元族，然后将各单元段拼接起来，从而形成了拱肋层，将多余部分进行剪切，该方法不仅能够快速对单元段进行建模，同时省去了多余的绘制步骤，根据CAD绘制的平面图，不仅能够指导三维建模，同时能够提供相应的数据支持，从而为后续的拼接与碰撞检测提供模型基础。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，材料统计步骤利用ProStructure建立统计模型并生成材料统计表，传统桥梁工程的工程量清单统计非常繁琐且变量多，需要经常改动，费时费力。特别是对于结构复杂的系杆拱桥，实体工程材料用量种类繁多、数量庞大，准确快速算量是个难题。利用BIM技术的工程量统计功能，通过三维模型很快地生成材料清单，有利于项目提前进行物资供应市场调查，选择合适的供货商及时预制定做，可节省大量重复性工作，缩短物资进场周期，有利于保证施工进度。而且BIM模型具有实时联动特性，即使数据有变也会根据联动特点自动调整，始终保持与实际项目相符，提高了准确率及工作效率，也有利于工程成本控制。以拱脚部位钢筋工程量计算为例，利用ProStructure建立拱脚钢筋模型，然后按照工程师习惯对钢筋进行编号，为方便核对施工图也可输入设计图纸上显示的钢筋编号，自动生成钢筋材料统计表，还可直接导出到Excel中完成统计工作，如果发生变更可修改模型，材料统计表会相应自动调整。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，碰撞数据包括碰撞的形式、位置及碰撞部件的编码。若设计的拱肋出线偏差或者工人理解的错误，可能会导致拱肋中相关部件出现间隙过大或者过小等问题，严重时可导致无法完成后续的施工，在碰撞分析时启动Revit软件中的拱肋施工模型进行碰撞检测，并且根据碰撞出的检测数据进行修改相应的模型，从而找到拱肋和其他配件模型中出线的缺陷，由于拱肋结构比较复杂，特别是吊杆、锚具等细部结构的相对空间关系更是错综复杂，传统二维CAD图纸是在不同图纸上展示不同构件，在设计阶段很容易出现不同构件之间位置冲突等纰漏或错误。鉴于部分结构的复杂性和二维图纸传递设计信息的局限性，工程师很难快速准确发现设计图纸存在的问题，无法正确理解设计意图，从而造成损失。运用BIM模型可以让工程师直观理解设计意图，使设计信息完整地传递给施工人员，预先发现设计问题，并快速准确向设计人员反馈信息，提高审图的效率和准确度。通过BIM模型还可与设计人员搭建有效的沟通平台，避免“边干边审”传统模式下造成的误工、返工现象。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，技术交底步骤中还包括分割模块，用于将拱肋施工模型分割为多个施工子模型，以各单元段为施工子模型，对Revit建模平台建模的各单元段赋予时间参数，待所有单元段与风撑和构配件拼装完成后，通过4D动画模拟整个装配的过程，并且通过与进度计划与材料表提供的材料供应计划进行对比，必要时可形成曲线图或者横道图进行分析，然后将总进度计划分解为季度、月、周和日计划，将实际消耗的材料上传至数据管理库中，进度与材料供应计划随之修改，从而减少了资源的浪费，缩短了工期。

作为本发明提供的一种基于BIM的拱肋加工施工方法的一种具体实施方式，技术交底步骤中还包括模拟演示模块，模拟演示模块用于将多个施工子模型进行施工动画演示，将各施工子模型的施工工艺过程在BIM模型中表示出来，通过分析施工工艺，并且对每个施工子模型操作过程制作成动画，并且将该视频动画集成至BIM模型中，在拱肋施工过程中，施工人员可直接通过点击获悉该模型的施工过程，该施工过程可根据部门的不同，发送至施工人员的移动设备上，同时伴随该施工子模型的施工平面图和施工的进度计划，该模块不仅使BIM模型能够更直接地指导生产，并且方便设计人员将设计意图传递给施工人员，并且利用Revit软件的建模功能，利用拱肋的平面、施工进度计划导入到BIM系统中，结合拱肋的总施工方案，在各个施工子模型中设置验收节点，并将这些节点插入到在已经拼装好的模型上，在完成首个验收节点之后，由系统生成验收报告，并且该验收报告与验收标准进行比对，若匹配成功则进行下一个验收节点的施工，若匹配失败，则根据BIM系统显示出来的信息进行相应的整改，直至验收合格，运用BIM技术对结构复杂构件进行形象化的技术交底，使管理人员和作业人员深刻理解设计意图、掌握施工方法，避免误解造成误工废料。例如吊杆下异形锚块部位结构尺寸复杂，在传统二维设计图条件下，施工人员很难对异形锚块结构有准确的认识和理解。利用BIM模型的可视化优点，把异形锚块的复杂结构直观、形象地展示出来，模板加工尺寸、预埋钢管的定位坐标、预埋件角度等实际施工数据也可以全部通过模型获取，增强项目人员的识图能力，提高施工准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

施工准备步骤，确定拱肋类型和结构尺寸，绘制拱肋整体的平面图，并将拱肋划分为多个单元段；

三维建模步骤，绘制多个所述单元段的BIM三维模型，根据多个所述单元段的BIM三维模型确定拱肋模型；

绘制胎具步骤，对拱肋模型分段，绘制胎具模型并拼装在拱肋模型上确定拱肋施工模型；

碰撞检测步骤，对拼接好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，根据碰撞数据调整设计方案；

材料统计步骤，出具胎具加工图，利用BIM技术生成材料清单。

2.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述基于BIM的拱肋加工施工方法还包括：

技术交底步骤，结合三维可视化模型生成交底培训方案。

3.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述单元段包括：

拱脚预埋段，相对设置；和

多个节段，多个所述节段线型拼接，且两端与所述拱脚预埋段的连接部连接。

4.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述拱肋模型包括上下设置的拱肋体模型、用于支撑所述拱肋体的所述风撑模型和用于连接多个所述单元段的所述构配件模型。

5.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述胎具设置在拱肋外周上，用于后续的拱肋施工。

6.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述三维建模步骤采用revit软件建模。

7.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述材料统计步骤利用ProStructure建立统计模型并生成材料统计表。

8.如权利要求1所述的一种基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述碰撞数据包括碰撞的形式、位置及碰撞部件的编码。

9.如权利要求1所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述技术交底步骤中还包括分割模块，用于将拱肋施工模型分割为多个施工子模型。

10.如权利要求9所述的基于BIM的拱肋加工施工方法，其特征在于，所述技术交底步骤中还包括模拟演示模块，所述模拟演示模块用于将多个所述施工子模型进行施工动画演示。