BIM技術案例分享:BIM應用于南寧英華大橋施工管理


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英華大橋俯瞰
南寧英華大橋是一座民族韻味與現代設計感兼具的大橋,兩座百米巨塔呈雙曲面弧形,造型取自廣西出土的漢代文物羊角鈕編鐘。一道主纜從雙塔頂部穿越,然后被兩個超級大的錨碇結結實實地“釘”在邕江兩岸。主纜上垂下91根共重1600噸的懸索,將長為500米的鋼箱梁托起。這個重達萬噸的巨型結構就是大橋主跨,雙向六車道的橋面就基于此。南寧英華大橋通車儀式將于12月底舉行。此后,該市柳沙片區和大沙田片區之間的距離將極大縮短,而這座城市的發展規劃和空間布局也將相應改變。而對于公路橋建筑領域來說,一系列的技術空白將被填補。
先拆后拼:兩個巨塔豎起來
十余座型式各異矗立于邕江之上的橋梁,不但連接著南寧的交通血脈,也成為這個城的立體名片。英華大橋便是其中一座,跨度最大。QrG中國BIM門戶 - ChinaBIM.com
“這座橋的雙曲面弧形塔式單主纜懸索橋結構,是全國之首。”英華大橋項目部總工李定有告訴記者,其所在的中鐵四局五公司為大橋施工單位。雙曲面弧形即指索塔的羊角鈕編鐘造型,這種獨特設計不僅體現了八桂大地民族特色,還可將主纜帶來的縱向壓力順暢地傳導下去。但問題是,雙塔給施工建設者帶來了挑戰。
這兩座百米高塔,16米以下是混凝土結構,之上的84米全是鋼結構。“這是一種橋梁專用鋼,新材料。”李定有說。
一般國內使用的都是厚度在25毫米以下的鋼板,而這次用的是48毫米的超厚鋼板。用這樣厚重結實的鋼板“凹造型”對卷板技術來說已屬挑戰,何況還要被彎成“縱向橫向都有曲面,下大上小錐形過度”的羊角鈕編鐘造型。為此他們專門引進了先進的上輥多軸萬能卷板機,用于雙曲面弧形的卷制。
那么雙塔是如何豎在邕江岸邊的?原來,每座巨塔在廠房內是躺著被制成,然后原地解體,然后一塊塊吊裝起來的。觀看電腦動畫模擬的吊裝過程,記者感覺像是堆樂高積木那樣輕易,但實際情況遠非如此。
“最長的一節11米,其他平均7米5,單個節段最大吊裝重量126噸,最大吊裝高度為100米。”要把上百噸的鋼件吊上百米高空,然后再調整定位組裝,項目部常務副經理丁得志給出的這組數據充分顯示了其難度之大。
不僅如此,施工時還要考慮到邕江航道正常運行,質量、安全、經濟等影響都不可落下,因此技術人員確定采用500噸浮吊進行鋼塔的吊裝施工,這是我國內河水域首次采用500噸浮吊吊裝。
吊裝過程對精度的要求好比用吊車去繡花。據丁得志介紹,500噸浮吊鋼塔最大吊裝重量為220噸,主副臂組成最大吊裝高度為105米,“如何實現英華大橋主塔最大100米的吊裝需要進行精確計算,特別是頂部幾個節段的吊裝對應了浮吊的作業半徑以及角度極限,任何一點偏差都無法確保吊裝安全。”
最終,兩個主塔共吊裝了54個節段,共計5600噸,而這就是兩個主塔的“體重”了。“主塔順利吊裝讓大家都松了一口氣。”丁得志表示,本來也是摸著石頭過河,但主塔工期提前2個月結束,并節約成本700余萬元的結果讓大伙很欣慰,而這也為以后我國內河浮吊施工提供了很多可以借鑒的經驗。
超級錨碇:牽引大橋的“定海神針”
作為一座單主纜懸索橋,通過照片我們可以看出,鋼箱梁的自重,還有行車的動荷載,所有的受力都經由那根粗壯的主纜,集中在地面上牽引鋼索的那個點。而那個點就是重約8萬噸的重力式錨碇。
錨碇是指承受懸索兩端全部拉力的結構,多數由混凝土構成。據李定有描述,這兩個超級大的錨碇埋于地下深坑,直徑底部57米,高度是30米。你可以把它想象成一個由3萬立方米混凝土筑成的巨型水泥臺,這個體量,相當于1棟面積為1000平方米的10層大樓埋于地下。
全橋設計壽命100年,這個部件就是定海神針,是靈魂,絕對不能更換。如果滲進水去腐蝕了主纜,將對大橋造成不可估量的損失。“因此如此龐大的構件,對混凝土結構抗滲、抗裂要求極高。”李定有說。
我們都知道,水泥見了水很“熱情”,會發熱。而水化熱導致的溫度過高就是錨碇混凝土澆筑過程中的大敵,控制不好極可能造成開裂等惡果。為了防止其發生,除了精確控制混凝土的配比外,錨碇混凝土還采取了“水平分塊、豎向分層”的施工模式。
這個龐大的構建被分成了五大塊,分步澆筑制作,然后再分層澆筑,即每一層大概澆筑兩米,分段施工。另外,在混凝土結構里還預設了冷卻水管,通過循環水流散熱。經過實測,冷卻水管排出來的熱水有七八十攝氏度。
值得一提的是,施工前,負責此項工序的技術主管魏鑫發現,很多剛參加工作的技術人員現場經驗不足,對錨碇結構的感性認識不夠。于是,魏鑫帶著三名技術員利用休息時間,一周內制作出一個實體模型。拆解,拼裝,整個錨碇的組成結構一目了然。在錨碇混凝土澆筑施工前,他們還將模型搬到了現場對工人進行了演示,使每個人都做到心中有數。此后,這個小錨碇就成了大錨碇的“代言人”,每每有檢查和觀摩這個實體模型就出來亮亮相。
BIM虛擬建造:數字化“沙盤”
在竣工以前,大橋實際上早已“建成”了,在電腦上。
“大橋做成后到底是個什么樣子?對于首次參建如此"高、新、尖"項目的我們來說完全一頭霧水,如將英華大橋建成后的實物按比例建造一個沙盤,項目每進行到一個工序,都能在沙盤對應的位置來進行直觀講解。”四局五公司職業項目經理兼英華大橋項目經理黃文國在2012年就提出了建造“沙盤”構思。
1個月后,一個大橋實體沙盤模型出現在了項目部會議室一角,此后,無論是領導檢查,還是現場對工人講解,或者工藝討論,都會來到沙盤前,效果非常好。
嘗到這一“甜頭”后,項目部開始考慮是否能夠將工程每個環節、每道工序通過電腦三維制作來實現全過程虛擬建造,構造一個虛擬“沙盤”,并通過對現場各節點進度、成本等數字信息化分析,優化項目管理。他們這一想法,正與中國鐵路總公司、中國中鐵準備試點推廣的BIM應用技術不謀而合,獲得了中鐵系統內的首個試點機會。
BIM,建筑信息模型(Building Information Modeling),是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎,進行建筑模型的建立,通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。簡言之即虛擬建造,就是電腦模擬整個建筑過程。
BIM系統具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。既有利于項目管理,也可以規避問題。
黃文國回憶說,錨碇里連接混凝土和主纜結構的鋼拉桿長21米,直徑8厘米,對空間定位要求非常精準,參數要求嚴格控制在2毫米之內。去年10月,技術員在對鋼拉桿進行空間定位時,發現定位難、定位慢且精度達不到要求等諸多問題。項目技術團隊最終把問題放到BIM中去研究,用BIM實時監控檢驗實際操作方案,并通過BIM空間旋轉,三維定位捕捉來解決這一現實中難以解決的難題。
“通過BIM應用快速捕捉到鋼拉桿上的三維位置,再通過捕捉到的點,精準的計算出了其三維空間坐標,同時在現實中利用捕捉到的參數去放線,減少了大量工作的同時提高了精度。”工程部長周海峰說,通過BIM仿真技術,我們3天便解決了一個三個月都難以解決的難題。同時,這些對BIM技術的成功應用使其開始在中鐵系統內全面獲得推廣。
BIM模型在施工過程中的應用可全面提升工程造價行業效率與信息化管理水平,優化管理流程,高效率、高精準度的完成工程量計算工作。以上內容就是“BIM技術案例分享:BIM應用于南寧英華大橋施工管理”,更多BIM熱點資訊/教程分享歡迎關注微信公眾號“BIM實訓”,也可點擊下方免費下載領取精品學習資料。
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