CN111877184A - 一种基于bim的铁路连续梁转体施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及连续梁转体信息化管理技术领域，具体涉及一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，旨在解决传统的二维CAD图纸在甲方、设计和施工单位之间传递及对图纸意图的理解领悟方面存在缺陷的问题，其技术要点在于包括以下步骤：S1、以设计图纸为依据，建立完整的分部分项工程模型，其中，每个桥梁现浇结构构件模型具有独立的基本信息且根据施工工序、规格大小、位置分布进行区别；S2、以施工现场为依据，建立三维电子沙盘，并将分部分项工程模型导入三维电子沙盘实现三维模拟仿真施工；S3、设置资料管理工作站，以及若干个与资料管理工作站通信连接的移动端，通过移动端组织现场管理人员和工人学习，使其明白施工作业要点，优化施工工序。

Description

一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法

技术领域

本申请涉及连续梁转体信息化管理技术领域，具体而言，涉及一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法。

背景技术

随着基础设施建设的不断完善，逢山开路，遇水架桥的理念已经成为共识。越来越多的桥梁需要跨越山地、河流、峡谷等复杂地形，桥梁跨度与施工技术难度也越来越大。转体桥梁在跨越障碍物方面具有明显优势，因此越来越多的在下跨不利地形场地中采纳。

无论是转体桥梁还是现有的梁式桥等，传统的设计交底一般都采用CAD图纸。通过二维平面图的方式实现甲方与设计之间桥梁立、剖面图的表达，实现设计单位与施工单位之间作业方式、技术重难点的对接。若设计上发生变更，需要甲方或施工单位重新对比新图纸，领会设计意图。对于转体桥中球铰等标准化构件，一般均已被申请为专利，球铰的各种常见尺寸规格可查到，设计人员可以参考既有规格的球铰二维CAD图纸，进行转体桥墩球铰设计，施工人员通过球铰二维CAD图纸，在深入研究并理解安装工序说明的基础上，需要严格控制精度，进行球铰的安装。

通过对以上现有技术阐述，可以发现：传统的二维CAD图纸在甲方、设计和施工单位之间传递及对图纸意图的理解领悟方面，存在以下缺陷：

(1)设计方给出的一套CAD二维图纸多而杂，往往携带、交流不方便。针对某一桥梁结构构件的全部信息要素往往分布于多张图纸中，需要甲方、设计及施工人员对图纸全部内容熟知，对设计上重点、难点的意图理解领悟需要来回翻阅图纸，因而工作效率降低。同时，由于现场不方便随时查看、校验纸质图纸，因此产生施工误差时不能及时纠偏。

(2)当发生设计变更时，二维图纸要逐一检查全部设计变更之处，重新生成新图纸，再打印、交付。这样易产生浪费，成本增大。不利于构建无纸化、低碳绿色的行业发展模式。

(3)转体桥球铰构件受专利保护，尺寸规格可以进行设计选择，方便了设计人员规格选型。但是对于球铰施工安装及转体工艺，施工人员存在不熟悉、理解不到位现象。转体球铰施工工序上需要球铰工程师进行安装步骤及重难点监控精度说明，缺乏标准化球铰构件现场桥墩中安装指导方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，以解决传统的二维CAD图纸在甲方、设计和施工单位之间传递及对图纸意图的理解领悟方面存在缺陷的问题。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，包括以下步骤：

S1、以设计图纸为依据，建立完整的分部分项工程模型，其中，每个桥梁现浇结构构件模型具有独立的基本信息且根据施工工序、规格大小、位置分布进行区别；

S2、以施工现场为依据，建立三维电子沙盘，并将分部分项工程模型导入三维电子沙盘实现三维模拟仿真施工；

S3、设置资料管理工作站，以及若干个与资料管理工作站通信连接的移动端，通过移动端组织现场管理人员和工人学习，使其明白施工作业要点，优化施工工序。

可选地，所述步骤S1中，所述分部分项工程模型包括桥梁现浇结构构件、桥梁转体球铰构件，进行分部分项工程模型组装时，新建一个项目，将桥梁现浇结构构件的各个族模型导入项目中，由于族模型在创建时按标高平面绘制，因此全部导入项目后模型出现在各个设计标高处，再将桥梁转体球铰构件导入，通过左右平移、镜像、旋转的操作，可得到完整的分部分项工程模型，将其保存。

可选地，将所述桥梁现浇结构构件分为上部和下部，上部包括主梁块和预应力筋，下部包括桥墩、承台和桩基础。

可选地，所述桥梁转体球铰构件由下球铰、定位销轴、上球铰、撑脚、滑道、砂箱、牵引反力座和牵引系统组成。

可选地，所述步骤S3中，所述资料管理工作站包括至少一台个人计算机及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器，所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器通信连接，用以实现数据同步。

可选地，所述可编程逻辑控制器包括与三维电子沙盘连接的技术管理单元、检查碰撞单元、进度管理单元、成本管理单元及安全管理单元。

可选地，所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。

可选地，每组所述个人计算机及可编程逻辑控制器分别对应有一台冗余网络交换机，所述冗余网络交换机相互通信并通信连接有远程服务器。

本发明的有益效果：通过BIM技术将铁路连续梁转体施工项目的各类信息能够在模型中得到可视化体现，与实际桥梁建筑信息相匹配，有效帮助甲方、设计方和施工方进行沟通、修改，从而针对现场复杂节点施工，进行动态部署分析及模拟，全方位提高现场管理水平，体现了铁路桥梁施工在智能化应用上的提高。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的基于BIM的铁路连续梁转体施工方法的模块连接示意图；

图2是根据本申请实施例提供的基于BIM的铁路连续梁转体施工方法的部分模块连接示意图。

图中，1、分部分项工程模型；11、桥梁现浇结构构件；12、桥梁转体球铰构件；2、三维电子沙盘；3、资料管理工作站；31、个人计算机；32、可编程逻辑控制器；321、技术管理单元；322、检查碰撞单元；323、进度管理单元；324、成本管理单元；325、安全管理单元；33、冗余网络交换机；34、远程服务器；4、移动端。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：

S1、以设计图纸为依据，建立完整的分部分项工程模型1，其中，每个桥梁现浇结构构件模型1具有独立的基本信息且根据施工工序、规格大小、位置分布进行区别；

其中，分部分项工程模型1包括桥梁现浇结构构件11、桥梁转体球铰构件12，进行分部分项工程模型1组装时，新建一个项目，将桥梁现浇结构构件11的各个族模型导入项目中，由于族模型在创建时按标高平面绘制，因此全部导入项目后模型出现在各个设计标高处，再将桥梁转体球铰构件12导入，通过左右平移、镜像、旋转的操作，可得到完整的分部分项工程模型1，将其保存；

具体地，将桥梁现浇结构构件1分为上部和下部，上部包括主梁块和预应力筋，下部包括桥墩、承台和桩基础，另外，桥梁转体球铰构件12由下球铰、定位销轴、上球铰、撑脚、滑道、砂箱、牵引反力座和牵引系统组成，从而采用外建族，选择公制常规模型样板进行各结构族的建立，各构件族的建立应在其指定标高处，方便后续拼装，建模流程遵循从底部到顶部的原则进行，定义材质属性并将相关数据参数化设置，实现构件的标准化；

S2、以施工现场为依据，建立三维电子沙盘2，并将分部分项工程模型1导入三维电子沙盘2实现三维模拟仿真施工；

在本发明此实施例中，可使用无人机拍摄鸟瞰图及现场手机拍照的方式绘制，并采用REVIT一类的场布建模软件，建成场地模型后导入分部分项工程模型1，同时可设定可调整参数模块，根据环境气候条件的不同，对之进行精细化修改；

S3、设置资料管理工作站3，以及若干个与资料管理工作站3通信连接的移动端4，通过移动端4组织现场管理人员和工人学习，使其明白施工作业要点，优化施工工序；

硬件上，资料管理工作站3包括至少一台个人计算机31及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器32，另外，可编程逻辑控制器32中设有数据库，个人计算机31具有可视化操作界面，个人计算机31与可编程逻辑控制器32之间通信连接，使操作人员可通过个人计算机31对可编程逻辑控制器32进行控制操作，同时，实现了个人计算机31及可编程逻辑控制器32之间进行数据同步。在本实施方式中，以包括两台个人计算机31及两台可编程逻辑控制器32为例加以说明，当然，仅仅需要强调个人计算机31与可编程逻辑控制器32是一一对应的，但具体数量根据实际规模而定，不做限定。但是，可编程逻辑控制器32的数据库其存储数据量较小,因此采用堆栈算法临时存储数据，而个人计算机31采用硬盘存储，其存储数据量较大，可编程逻辑控制器32接收新的预设信息后即同步至个人计算机31进行存储，以防止数据丢失，同时其自身实现了数据的重复覆盖，即最近的数据若有新的数据到来将覆盖替换旧，以实现数据的迭代，另外资料管理工作站3还包括至少一台冗余网络交换机33，冗余网络交换机33相互通信，并与一台远程服务器34通信，每组个人计算机31及可编程逻辑控制器32分别对应一台冗余网络交换机33，并分别与冗余网络交换机33通信。通过冗余网络交换机33及远程服务器34的设置，实现本地工作站与远程工作站的冗余控制，即实现远程参数修改、远程在线校准以及远程故障警示。同时，远程服务器24还能够实现信息的云端存储，便于后期调试，以及实现各施工现场与工厂的信息共享。

为了防止信息丢失，在本实施方式中，个人计算机31与可编程逻辑控制器32通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。即设定可编程逻辑控制器32及个人计算机31在预设时间内相互收不到对方信号时，则判断个人计算机31或可编程逻辑控制器32宕机，在个人计算机31或可编程逻辑控制器32其中一方宕机的情况下，系统停止运行，等待处于宕机状态的个人计算机31或可编程逻辑控制器32重启，或系统继续运行，但数据直接存入正常工作的个人计算机31或可编程逻辑控制器32，待宕机方重启后，再将数据传输至宕机方。其中，判断个人计算机31或可编程逻辑控制器32是否正常的预设时间不大于1分钟。

功能上，可编程逻辑控制器32包括与三维电子沙盘2连接的技术管理单元321、检查碰撞单元322、进度管理单元323、成本管理单元324及安全管理单元325，其中，技术管理单元321利用航飞倾斜摄影技术，将BIM与3DGIS技术融合，施工管理人员可以在电脑前查看施工现场环境条件等，便于方案优化，风险规避等，可用于虚拟踏勘和大临工程选址；由于大跨度连续梁内普通钢筋、预应力钢束、转体支座预埋件结构交互存在并干扰，通过检查碰撞单元322能够直观地显示相关结构的关系，进行相关优化；进度管理单元323根据编制转体连续梁的施工总进度计划、季度进度计划、月进度计划、周进度计划，将连续梁BIM模型构建与作业工期相关联、分配各工序间逻辑关系，同时赋予模型构件详细信息。对实际进度和计划进度进行对比分析，自动计算滞后工期，并进行短信预警。在系统操作界面中，对未能按工期完成的工序使用不同的颜色来标注，从而实时监督任意起止时间、时间段或工程段的施工进度，查看任意构件、构件单元或工程段等的施工状态与工程属性，进行适当的修改，系统即会自动调整进度数据库和进度计划，并即时更新呈现5D图像最终实现了基于进度计划的资源动态管理；成本管理单元324自动提取构建清单类型和工程量信息，计算构建成本，通过时间维度，快速汇总某一时间段、工作面、单个构建的工程量信息。资源消耗情况，及时预测材料需求量，编制相应物资需求计划和资金计划，进行材料采购、分配。并为项目管理的各个阶段提供及时准确的共享数据资源，同时利用技术分析手段，实现数据产生、数据使用、流程审批、动态统计、决策分析等项目过程管理，提升项目管理能力和效率；安全管理单元325对转体梁支架进行线性监控和梁体进行温度检监测，利用平台建立BIM模型与设备的关联，形成安全质量管理的信息库。通过点击模型构件，可清晰的在平台里追溯它所涉及原材料、施工过程、质量检验信息，充分实现了安全质量信息可追溯性，并对工程施工过程中的安全风险进行管理，包括风险查询、预警、短信提醒、应对措施等，有效提高了工程精细化管理水平。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以设计图纸为依据，建立完整的分部分项工程模型(1)，其中，每个桥梁现浇结构构件模型(1)具有独立的基本信息且根据施工工序、规格大小、位置分布进行区别；

S2、以施工现场为依据，建立三维电子沙盘(2)，并将分部分项工程模型(1)导入三维电子沙盘(2)实现三维模拟仿真施工；

S3、设置资料管理工作站(3)，以及若干个与资料管理工作站(3)通信连接的移动端(4)，通过移动端(4)组织现场管理人员和工人学习，使其明白施工作业要点，优化施工工序。

2.如权利要求1所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述分部分项工程模型(1)包括桥梁现浇结构构件(11)、桥梁转体球铰构件(12)，进行分部分项工程模型(1)组装时，新建一个项目，将桥梁现浇结构构件(11)的各个族模型导入项目中，由于族模型在创建时按标高平面绘制，因此全部导入项目后模型出现在各个设计标高处，再将桥梁转体球铰构件(12)导入，通过左右平移、镜像、旋转的操作，可得到完整的分部分项工程模型(1)，将其保存。

3.如权利要求2所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，将所述桥梁现浇结构构件(11)分为上部和下部，上部包括主梁块和预应力筋，下部包括桥墩、承台和桩基础。

4.如权利要求3所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，所述桥梁转体球铰构件(12)由下球铰、定位销轴、上球铰、撑脚、滑道、砂箱、牵引反力座和牵引系统组成。

5.如权利要求1所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述资料管理工作站(3)包括至少一台个人计算机(31)及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器(32)，所述个人计算机(31)与所述可编程逻辑控制器(32)通信连接，用以实现数据同步。

6.如权利要求5所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(32)包括与三维电子沙盘(2)连接的技术管理单元(321)、检查碰撞单元(322)、进度管理单元(323)、成本管理单元(324)及安全管理单元(325)。

7.如权利要求5所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，所述个人计算机(31)与所述可编程逻辑控制器(32)通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。

8.如权利要求5所述的一种基于BIM的铁路连续梁转体施工方法，其特征在于，每组所述个人计算机(31)及可编程逻辑控制器(32)分别对应有一台冗余网络交换机(33)，所述冗余网络交换机(33)相互通信并通信连接有远程服务器(34)。

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