CN111660422B - 基于bim的短线法箱梁节段预制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，1，利用Bentley建模平台搭建箱梁整体和箱梁节段的BIM设计模型；2，将搭建完成的BIM设计模型，对预制厂的布局进行BIM模型仿真模拟；3，短线法箱梁节段预制钢筋笼制作；4，短线法箱梁节段预制时，其中一个端模固定不动，底模通过读取初始箱梁节段BIM设计模型用底模台车进行调整固定；5，箱梁节段预制过程中，通过控制系统对喷淋养护设备进行动态控制和调整；6，在现浇箱梁节段混凝土凝固前，安装用于平面精度控制和标高精度控制的控制点；7，以预制完成的上一箱梁节段为浮动端模，得出本箱梁节段的线形补偿值；8，重复步骤3‑7，完成所有箱梁节段的预制。本发明保证工程的安全、可靠和经济性。
Description
技术领域
本发明涉及洁身器，尤其是涉及基于BIM的短线法箱梁节段预制方法。
背景技术
公路工程箱梁节段预制，目前较常见的有两种方法：长线法和短线法。长线法制梁所需设备较少，在预制时节段的线形控制比较简单, 但仅适用于各跨线形一致且无水平曲线的桥梁，同时存在底膜利用率较低的不足。短线法制梁生产周期短，适用于各种跨径的桥梁，尤其是箱梁节段数量较多的多跨长桥和有水平曲线的桥梁。但是，短线法由于底模较短，故底模、侧模和作为匹配端模的上一节段箱梁的位置偏差对节段箱梁的预制线形影响较大；因而对节段箱梁的预制精度要求十分严格，一般比长线法高一个数量级，达到丝米（0.1毫米）级别。使得短线法需要计算机辅助进行实时动态控制线形和误差，且箱梁节段预制过程中对精度和误差的控制难度大。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于BIM的短线法箱梁节段预制方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，包括下述步骤：
步骤1，根据具体项目要求，利用Bentley建模平台搭建箱梁整体和箱梁节段的BIM设计模型，对于所述BIM设计模型的每个模型单元，赋予相应模型单元准确的属性信息，使BIM设计模型达到自动出图和指导箱梁节段预制和拼接施工的精度要求；
步骤2，将搭建完成的BIM设计模型，，对预制厂的布局进行BIM模型仿真模拟，规划钢筋加工区、梁段预制区、混凝土拌合站和临时存梁区的布置位置，并规划出运输路线，以减少二次转运成本，提高所述预制场各项配套设施的一次建设成功率；
步骤3，短线法箱梁节段预制钢筋笼的制作在所述钢筋加工区的胎模上进行；所述钢筋笼制作过程中，使用三维扫描测量仪器实时采集钢筋笼的几何尺寸值，形成实际钢筋笼的BIM现实模型，与预先导入的BIM设计模型中钢筋笼的几何尺寸、间距控制参数进行比对，若出现偏差，定位偏差位置并及时给出纠偏措施；
步骤4，短线法箱梁节段预制时，其中一个端模固定不动，底模通过读取初始箱梁节段BIM设计模型或上一箱梁节段BIM现实模型的空间坐标信息用底模台车进行调整固定；外侧模通过读取BIM设计模型中初始箱梁节段或上一箱梁节段空间坐标信息，用支架螺旋撑杆进行调整固定；浮动端模在制作初始箱梁节段时按初始箱梁节段BIM设计模型中的几何信息进行定制，后续箱梁节段的预制以制作完成的上一箱梁节段BIM现实模型的几何信息为浮动端模；内模通过初始箱梁节段BIM设计模型的几何信息或上一箱梁节段BIM实体模型几何信息，采用液压系统及卷扬机进行牵引、支护、调整和固定；
步骤5，箱梁节段预制过程中，根据环境温度、湿度、材料颗粒级配、外加剂使用情况和混凝土表层下沉速度及是否出现气泡，结合混凝土振实情况，并通过浇筑和振捣设备进行动态控制和调整，以防过振；利用万能试验机、温度传感器、湿度传感器设备测得的数据传递到BIM设计模型中，该数据与BIM设计模型内容的设计值进行对比分析，计算出目前状况下需要进行养护的温度、湿度和时间，并通过控制系统对喷淋养护设备进行动态控制和调整；
步骤6，在现浇箱梁节段混凝土凝固前，安装用于平面精度控制和标高精度控制的平面控制点和标高控制点，混凝土强度达到设计强度的75%后，利用三维扫描测量仪器采集上述各个控制点的三维坐标数据，形成当前箱梁节段BIM现实模型和控制点实测值，然后与该箱梁节段BIM设计模型的控制点参数进行精度分析，计算该箱梁节段的预制误差，并计算下一箱梁节段的标高、轴线、距离预制模板的调整参数；
步骤7，以预制完成的上一箱梁节段为浮动端模，根据步骤6中BIM现实模型与BIM设计模型对比分析所得本箱梁节段的预制参数，综合考虑整体桥梁的设计线形、预拱度、徐变、自重因素，得出本箱梁节段的线形补偿值，并据此按步骤3中对所述底模、钢筋笼、内模和浮动端模进行动态调整，以满足设计线形要求；
步骤8，依次重复步骤3-步骤7，直至完成所有箱梁节段的预制。
步骤1中，所述模型单元的属性信息包含几何信息、材料信息、控制点设计信息和施工参考信息。
步骤3中，制作钢筋笼所需钢材应结合万能试验机进行必要的力学性能检验，包括屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能；在钢筋笼偏差控制过程中，若利用三维激光扫描仪形成的BIM现实模型与BIM设计模型进行钢筋的施工成果比较，检测偏差情况，且得出该偏差不可修正的分析结果。
步骤6中，所述平面控制点为2个，所述标高控制点为4个；三维扫描测量仪器中的三维坐标系以固定端模顶面、内侧平台与底模台车所在竖直面的交点为原点O，以所述底模台车轴线为X轴，以固定端模内侧平面上与X轴垂直的水平方向为Y轴、竖直方向为Z轴；2个平面控制点位于X轴上，与箱梁节段边缘留有等于或大于20cm的距离，4个标高控制点位于箱梁节点的四角位置，并与每侧边缘留有等于或大于20cm的距离。
步骤4中，上一箱梁节段的所述BIM实体模型通过步骤6获取，上一箱梁节段的BIM实体模型的几何信息中的线性补偿值通过步骤7获取，所述底模、外侧模、内模和浮动端模在调整固定的过程中，结合三维扫描测量仪器进行调整前放样，调整后校准。
本发明优点在于通过以BIM技术为基础，依托无线通信及物联网等最新的计算机及通信技术实现了短线法箱梁节段预制过程中数据的实时采集、整理与智能分析，并以此指导和调整后续箱梁节段预制过程。在每跨箱梁节段预制完成后，以实际节段数据自动生成BIM设计模型并进行仿真模拟拼装流程，为后续施工阶段的拼装过程提供了更为可靠的理论支持和技术保障，减少了试错成本，推进了施工标准化、规范化，提高了施工效率，节省了人力、物力、时间以及场地等方面的成本，从而保证了各分项工程乃至整个工程的安全性、可靠性和经济性。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本发明所述基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，包括下述步骤：
步骤1，根据具体项目要求，利用Bentley建模平台搭建箱梁整体和箱梁节段的BIM设计模型，对于所述BIM设计模型的每个模型单元，赋予相应模型单元准确的属性信息，使BIM设计模型达到自动出图和指导箱梁节段预制和拼接施工的精度要求；模型单元的属性信息包含几何信息、材料信息、控制点设计信息和施工参考信息；
步骤2，将搭建完成的BIM设计模型，对预制厂的布局进行BIM模型仿真模拟，规划钢筋加工区、梁段预制区、混凝土拌合站和临时存梁区的布置位置，并规划出运输路线，以减少二次转运成本，提高所述预制场各项配套设施的一次建设成功率；
步骤3，短线法箱梁节段预制钢筋笼的制作在所述钢筋加工区的胎模上进行；制作钢筋笼所需钢材应结合三维扫描测量仪器进行钢筋笼的几何尺寸采集，利用万能机进行钢筋必要的力学性能检验，包括屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能；在钢筋笼偏差控制过程中，若利用三维扫描测量仪器检测到某部位的偏差不合格，且得出该偏差不可修正的分析结果，则停止检测并对本箱梁节段的钢筋笼进行抛弃；所述钢筋笼制作过程中，使用三维扫描测量仪器实时采集钢筋笼的几何尺寸值，形成实际钢筋笼的BIM现实模型，与预先导入的BIM设计模型中钢筋笼的几何尺寸、间距控制参数进行比对，若出现偏差，定位偏差位置并及时给出纠偏措施；
步骤4，短线法箱梁节段预制时，其中一个端模固定不动，底模通过读取初始箱梁节段BIM设计模型或上一箱梁节段BIM现实模型的空间坐标信息用底模台车进行调整固定；外侧模通过读取BIM设计模型中初始箱梁节段或上一箱梁节段空间坐标信息，用支架螺旋撑杆进行调整固定；浮动端模在制作初始箱梁节段时按初始箱梁节段BIM设计模型中的几何信息进行定制，后续箱梁节段的预制以制作完成的上一箱梁节段BIM现实模型的几何信息为浮动端模；内模通过初始箱梁节段BIM设计模型的几何信息或上一箱梁节段BIM实体模型几何信息，采用液压系统及卷扬机进行牵引、支护、调整和固定；
步骤5，箱梁节段预制过程中，根据环境温度、湿度、材料颗粒级配、外加剂使用情况和混凝土表层下沉速度及是否出现气泡，结合混凝土振实情况，并通过浇筑和振捣设备进行动态控制和调整，以防过振；利用万能试验机、温度传感器、湿度传感器设备测得的数据传递到BIM设计模型中，该数据与BIM设计模型内容的设计值进行对比分析，计算出目前状况下需要进行养护的温度、湿度和时间，并通过控制系统对喷淋养护设备进行动态控制和调整；
步骤6，在现浇箱梁节段混凝土凝固安装用于平面精度控制和标高精度控制的控制点，平面控制点为2个，标高控制点为4个；三维扫描测量仪器中的三维坐标系以固定端模顶面、内侧平台与底模台车所在竖直面的交点为原点O，以所述底模台车轴线为X轴，以固定端模内侧平面上与X轴垂直的水平方向为Y轴、竖直方向为Z轴；2个平面控制点位于X轴上，与箱梁节段边缘留有等于或大于20cm的距离，4个标高控制点位于箱梁节点的四角位置，并与每侧边缘留有等于或大于20cm的距离；混凝土强度达到设计强度的75%后，利用三维扫描测量仪器采集上述各个控制点的三维坐标数据，形成当前箱梁节段BIM现实模型和控制点实测值，然后与该箱梁节段BIM设计模型的控制点参数进行精度分析，计算该箱梁节段的预制误差，并计算下一箱梁节段的标高、轴线、距离预制模板的调整参数；
步骤7，以预制完成的上一箱梁节段为浮动端模，根据步骤6中BIM现实模型与BIM设计模型对比分析所得本箱梁节段的预制参数，综合考虑整体桥梁的设计线形、预拱度、徐变、自重因素，得出本箱梁节段的线形补偿值，并据此按步骤3中对所述底模、钢筋笼、内模和浮动端模进行动态调整，以满足设计线形要求；
步骤8，依次重复步骤3-步骤7，直至完成所有箱梁节段的预制。
步骤4中，上一箱梁节段的所述BIM实体模型通过步骤6获取，上一箱梁节段的BIM实体模型的几何信息中的线性补偿值通过步骤7获取，所述底模、外侧模、内模和浮动端模在调整固定的过程中，结合三维扫描测量仪器进行调整前放样，调整后校准。
三维扫描测量仪器包括设置在测量仪器上的数据采集模块和数据传输模块（蓝牙模块和NFC模块）；参数化节段预制模板，用于根据BIM模型的属性参数自动调整模板的标高、底模轴线和线形参数；传感器包括内置的数据采集（温度、湿度、风力）模块与数据无线传输模块。
Claims (4)
1.一种基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，根据具体项目要求，利用Bentley建模平台搭建箱梁整体和箱梁节段的BIM设计模型，对于所述BIM设计模型的每个模型单元，赋予相应模型单元准确的属性信息，使BIM设计模型达到自动出图和指导箱梁节段预制和拼接施工的精度要求；
步骤2，将搭建完成的BIM设计模型，对预制厂的布局进行BIM模型仿真模拟，规划钢筋加工区、梁段预制区、混凝土拌合站和临时存梁区的布置位置，并规划出运输路线，以减少二次转运成本，提高所述预制场各项配套设施的一次建设成功率；
步骤3，短线法箱梁节段预制钢筋笼的制作在所述钢筋加工区的胎模上进行；所述钢筋笼制作过程中，使用三维扫描测量仪器实时采集钢筋笼的几何尺寸值，形成实际钢筋笼的BIM现实模型，与预先导入的BIM设计模型中钢筋笼的几何尺寸、间距控制参数进行比对，若出现偏差，定位偏差位置并及时给出纠偏措施；
步骤4，短线法箱梁节段预制时，其中一个端模固定不动，底模通过读取初始箱梁节段BIM设计模型或上一箱梁节段BIM现实模型的空间坐标信息用底模台车进行调整固定；外侧模通过读取BIM设计模型中初始箱梁节段或上一箱梁节段空间坐标信息，用支架螺旋撑杆进行调整固定；浮动端模在制作初始箱梁节段时按初始箱梁节段BIM设计模型中的几何信息进行定制，后续箱梁节段的预制以制作完成的上一箱梁节段BIM现实模型的几何信息为浮动端模；内模通过初始箱梁节段BIM设计模型的几何信息或上一箱梁节段BIM现实模型几何信息，采用液压系统及卷扬机进行牵引、支护、调整和固定；
步骤5，箱梁节段预制过程中，根据环境温度、湿度、材料颗粒级配、外加剂使用情况和混凝土表层下沉速度及是否出现气泡，结合混凝土振实情况，通过浇筑和振捣设备进行动态控制和调整，以防过振；利用万能试验机、温度传感器、湿度传感器设备测得的数据传递到BIM设计模型中，该数据与BIM设计模型内容的设计值进行对比分析，计算出目前状况下需要进行养护的温度、湿度和时间，并通过控制系统对喷淋养护设备进行动态控制和调整；
步骤6，在现浇箱梁节段混凝土凝固前，安装用于平面精度控制和标高精度控制的平面控制和标高控制点，混凝土强度达到设计强度的75%后，利用三维扫描测量仪器采集上述各个控制点的三维坐标数据，形成当前箱梁节段BIM现实模型和控制点实测值，然后与该箱梁节段BIM设计模型的控制点参数进行精度分析，计算该箱梁节段的预制误差，并计算下一箱梁节段的标高、轴线、距离预制模板的调整参数,
所述平面控制点为2个，所述标高控制点为4个；所述三维扫描测量仪器中的三维坐标系以固定端模顶面、内侧平台与底模台车所在竖直面的交点为原点O，以所述底模台车轴线为X轴，以固定端模内侧平面上与X轴垂直的水平方向为Y轴、竖直方向为Z轴；2个平面控制点位于X轴上，与箱梁节段边缘留有等于或大于20cm的距离，4个标高控制点位于箱梁节点的四角位置，并与每侧边缘留有等于或大于20cm的距离；
步骤7，以预制完成的上一箱梁节段为浮动端模，根据步骤6中BIM现实模型与BIM设计模型对比分析所得本箱梁节段的预制参数，综合考虑整体桥梁的设计线形、预拱度、徐变、自重因素，得出本箱梁节段的线形补偿值，并据此按步骤3中对所述底模、钢筋笼、内模和浮动端模进行动态调整，以满足设计线形要求；
步骤8，依次重复步骤3-步骤7，直至完成所有箱梁节段的预制。
2.根据权利要求1所述基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，其特征在于：步骤1中，所述模型单元的属性信息包含几何信息、材料信息、控制点设计信息和施工参考信息。
3.根据权利要求1所述基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，其特征在于：步骤3中，制作钢筋笼所需钢材应结合万能试验机进行必要的力学性能检验，包括屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能；在钢筋笼偏差控制过程中，若利用三维激光扫描仪形成的BIM现实模型与BIM设计模型进行钢筋的施工成果比较，检测偏差情况，得出该偏差不可修正的分析结果。
4.根据权利要求1所述基于BIM的短线法箱梁节段预制方法，其特征在于：步骤4中，上一箱梁节段的所述BIM现实模型通过步骤6获取，上一箱梁节段的BIM现实模型的几何信息中的线性补偿值通过步骤7获取，所述底模、外侧模、内模和浮动端模在调整固定的过程中，结合三维扫描测量仪器进行调整前放样，调整后校准。
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| 基于BIM的三维扫描技术在桥梁工程中的应用与研究;王英森;《2019年全国土木工程施工技术交流会暨《施工技术》2019年理事会年会论文集（上册）》;20191213;第386-389页 * |
| 采用长线法和短线法预制预应力混凝土箱梁节段的比较;钱建漳等;《公路与水路运输》;20031031;第69-73页第2节 * |
| 高速铁路系杆拱桥BIM技术研究;谢兴定等;《价值工程》;20180711;第37卷(第18期);第163-165页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111660422A (zh) | 2020-09-15 |
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