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行业案例

【BIM案例】世界上最大跨度的钢筋混凝土拱桥

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一、项目概况

  北盘江大桥是沪昆高铁贵州西段的控制性工程,为上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,大桥以一跨形式跨北盘江而过,距江面高约300米,全长721.25米,其中主桥445米的跨度在世界同类型铁路拱桥中跨度是最大的。   大桥创下了贵州高铁桥梁建设的两项纪录:世界钢筋混凝土拱桥最大跨度桥梁,中国高铁铁路桥最大跨度桥梁。大桥建成后,实现了“五大突破”,即钢筋混凝土拱桥最大跨径、高速铁路桥最大跨度、大跨度桥梁无砟轨道铺设技术、大跨度混凝土拱桥工法和大跨度桥梁刚度控制工艺。

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使用BIM原因:

特大桥结构复杂、工程规模大、施工步骤特别多、控制难度大、控制因素多。因此,需要采用BIM技术为大桥设计、施工、应力和线形监控、建设管理、运营维护提供有效、直观的信息服务。

 

  二、BIM实施情况  

1.特大桥结构复杂、工程规模大、施工步骤特别多、控制难度大、控制因素多。因此,需要采用BIM技术为大桥设计、施工、应力和线形监控、建设管理、运营维护提供有效、直观的信息服务。

材料投入

全桥

混凝土

普通

钢筋

钢材

施工

阶段

概算造价

数量

13.53万方

10150t

6110t

211个

4.46亿RMB

  北盘江特大桥是中国铁路重点桥梁工程之一,其融汇了中国桥梁建设中拱桥、斜拉桥、连续梁桥等桥型的特点。大桥在结构形式、跨度、构造和施工工艺等方面均有较大创新,许多工程指标达到国内领先和世界先进水平。   整个大桥耗费钢材4万多吨,桥拱基座爆破土方44万多方,共浇注混凝土17万立方米。如果将这些混凝土修筑成横截面一平方米见方的挡墙,将长达170公里,可从大桥一直延伸到贵阳。

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2.BIM实施目标

3.组织架构

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3.三维模型参数化建模

1)地质建模

通过CATIA逆向工程建立三维信息地质模型,以爆炸视图的方式表现地质构造。 地质模型:

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2)拱圈劲性骨架模型 采用3DVIA Composer展示轻量化的劲性骨架节段模型,采用DIGGER的X射线功能再现骨架内部的详细构造。 骨架结构模型:

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3)模板与支撑

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4)桥梁模型

拱圈拱轴线为悬链线(双曲余弦函数),拱轴系数m=1.6。拱圈为单箱三室、等高、变宽的钢筋混凝土箱,拱圈高度9.0m,拱顶315m段为18m等宽,拱脚65m段为18~28m变宽,拱圈变宽由边室宽度变化实现。 桥梁模型:

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5)桥面系构造

全桥为无砟轨道,桥面两侧安装了新型的挡风栏杆(采用钣金技术建模)。 桥面结构

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6.轨道结构

采用爆炸视图再现轨道复杂结构。

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4.BIM在设计中的应用

1)二维出图、工程量统计

构建与三维模型相关联的二维工程图模板,实现快速生成二维工程图。采用BOM表功能快速统计节段劲性骨架工程量。

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2)碰撞检查

 通过碰撞检查功能,可以检测构件的接触和碰撞问题,从而实现结构的数字化预拼装。

 

3)地形图插件

 研究了地形等高线加密算法,基于AutoCAD编制了等高线加密插件,针对CATIA开发了接口,实现了AutoCAD与CATIA的数据交换。

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4)桥梁实体分析

利用CATIA的分析模块,实现CAD与CAE的一体化。此处以交接墩为例,进行了背索的优化分析,计算结果表明根部背索可以优化。

分析模型:

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5)设计族库管理

 通过建立企业桥梁设计库,实现了设计知识的记录、封装和积累,可以有效地保护企业知识产权。用户可以随时从设计库中选取需要的模板进行实例化,从而极大地提高了设计效率。    利用ENOVIA VPM协同设计系统的产品数据管理功能(PDM),可以实现设计模型、二维图纸和各种文档的统一管理。

 

5.BIM在施工中的应用

BIM在施工中应用内容主要包括:龙门吊拼装、吊装辅助定位、施工工序优化。 施工工序模拟:

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6.BIM在运维中的应用

建立基于浏览器及服务器的架构方式(B/S: Broser/Server)建立远程访问控制系统,将轻量化的BIM模型、实时视频、文档资料集成并储蓄至服务器端,用户可通过移动设备实现移动办公(数据查询、管理)。实现以下目的:

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通过建立轻量化的设计模型和数据信息库,使用基于3DVIA Composer的信息查询系统,可以查看每个模型关联的CAD图纸、设计施工材料、预计工程量等设计数据,方便快捷的获得设计文档及关联数据。   四、BIM综合效益  

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