BIM技術拓展了鋼橋制造新模式

近年來，我國橋梁建設發展迅速，但是鋼橋所占的比例仍很低。可以預計，未來幾十年隨著我國交通建設及城市化進程的加快，鋼橋以其抗震性好、自重輕、施工周期短、綠色環保，在國內將有巨大的市場。尤其是大型、特大型鋼橋項目，如港珠澳大橋、平潭海峽大橋、滬通長江大橋等大型項目，對鋼橋制造提出了更高的要求。

由于BIM以3D數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，作為一個平臺將建筑物生命周期不同階段的數據、過程和資源整合起來，形成對工程對象的完整描述。BIM通過建立單一工程數據源，解決了分布式、異構工程數據之間的一致性和全局共享問題，并支持建筑生命周期動態的工程信息創建、管理和共享。

彎橋、曲面工藝設計優化

利用模型，比較不同方案，篩選出滿足設計、制造、施工的方案。以筑城廣場大橋為例，筑城廣場大橋采用曲線鋼桁梁彎橋，三桁結構，造型獨特。上層橋面寬27米，下層橋面寬24米，桁高約7米，全橋跨度為236米。

方案一：按照設計思路為曲線橋，桁架與腹桿皆為曲線。在模型里面可以完全吻合，構件形成雙曲面板，但圖紙難以表達出來，加工制造難度更大，不具有可操作性。

方案二：桁架用曲線，腹桿用直線。利用模型提前檢測出節點板與腹桿會錯位，誤差達到一個板的厚度，不滿足設計要求。

方案三：以直代曲，保證腹桿為直桿，以下的桁架節點為折點，上下桁架軸線平行。通過模型可以看出腹桿與節點板完全重合，并且滿足設計要求，同時降低了加工難度。可以作為桁架曲線設計的參考。

其他的應用還有針對橋面進行優化處理。以直代曲之后，橋面系與桁架橫梁連接處較為復雜。通過BIM模型，選擇最優情況，保證橋面板以及橫梁對應關系，使桁架板件造成了復雜的異形板，通過BIM模型，將其構造出來，避免了在CAD放樣的困難。保證橋面系為規則板件，批量構造異形板將其出圖。

對于特征點的提取：監控點、錨梁定位點，在以直代曲之后，桁架軸線發生改變，再考慮預拱值后，無法完全參考設計值。通過BIM模型可以快速準確得出測量控制點。

另一個應用案例是波形板曲面設計。鋼結構主骨架，骨架縱向長18m，豎向高12.5m，橫向寬1200mm。主骨架外設置波形鋼網架，鋼網架外包波形不銹鋼板。

項目技術特點：結構安裝高度高達47m，迎風面積大225m2，各構件受力復雜，設計、制造難度均較大；結構為空間曲面體，各構件形態多樣，外表面為多維曲面，拼裝精度、表面線形要求高；所有構件均需高空轉運、吊裝、就位成型，工序繁雜；使用期內務必確保結構的安全性、耐久性、美觀性。特別是波形板曲面形狀滿足燈光效果需求。飄揚褶皺曲面通過骨架圓管自然放樣及不銹鋼板自然光順產生。

通過對現場地形，對既有建筑和旗面BIM模擬進行方案比選，選用了500噸汽車吊分五塊吊裝的最優方案。

精密測量與模擬預拼裝

滬通長江大橋采用主跨1092米的鋼桁梁斜拉橋結構，是世界上首座超過千米跨度的公鐵兩用橋梁。首次應用了高強高韌性Q500qE材料，安裝單元為28米整體雙節間桁段，最大達1800噸。標準節段尺寸大：35m×16m × 28m。對接口多：九個桿件接口，四個大斷面接口，橋位基本上不可調，精密測量起到的作用重大。

因為該橋的制造流程非常多，包括公路橋面、鐵路橋面的上下層桁架、橫聯，以及在工廠需要進行桁段的預拼裝。區別于傳統結構的觀念，焊接技術帶來了很多不確定因素，例如焊接變形、焊接余量的預留等。因此，通過三維測量軟件配合全站儀，對整節段關鍵控制點進行測量分析，然后根據軟件處理的測量結果進行針對性的調整。將大型鋼梁產品制造過程中各階段的尺寸數據，保存在精度管理服務器中，基于大量的事實數據進行有效的分析、匯總、統計、發布，并實時共享。通過分析對比找出普遍規律，進而優化工藝技術和管理技術，提高企業的核心競爭力。

參數化深化圖應用

目前，在曲線鋼箱梁、匝道橋深化設計方面的推進速度較慢。通過與軟件開發商合作，把工藝要求和三維模型結合起來，能夠快速準確地解決曲線深化圖問題。

BIM參數化軟件支持常規橋梁、異形橋梁（變高、變寬、斜、彎橋等）及任意組合橋型，且適用的類型多，包括整體式、分離式、斜腹板、超高段、變懸臂、懸臂、底板圓倒角；多種加勁肋樣式，包括 I 形、矩形、倒 T 形、球扁形等；橫隔板類形多樣，包括實腹式、框架式、豎向板；支持獨立設置頂、底、腹板的任意次厚度變化。

軟件基于CAD平臺操作，定制參數化輸入，實時顯示二維視圖及三維預覽，便于檢查參數的合理性，達到快速出圖，包括平、立面展開圖、橫斷面圖（任意位置）、節段圖、大樣圖（加勁肋、橫隔板）、材料數量明細表，等等。而且三維模型還可以導入3D-MAX、犀牛做渲染，也可直接導入Revit、Bentley等平臺軟件。

通過BIM參數化設計，疊加線形、預拱度、加工余量等信息，生成三維模型施工圖、加工圖，然后利用SGM自動套料系統，可以輸出料單BOM指導物資采購，也可以輸出數控NC代碼進行數控切割。實現了工藝圖深化一鍵出圖，一般兩天可出一跨全套深化圖及相應的材料清單、材料采購清單、工程量表、三維模型等技術準備資料，可以大大縮短技術準備工作。

BIM可實現建筑全生命周期的信息共享、信息可預測和可控制，支持設計與施工一體化。因此，BIM技術應用，在性能上能夠更好地理解設計概念，使各參與方能夠共同解決存在的問題；在效率上能夠降低信息轉換錯誤和損失，實現更快的建設周期；在質量上能夠減少錯誤和遺漏，避免重復勞動，浪費時間等；在安全上能夠提升施工現場安全；在可預測性上能夠更精確地預測建設成本和時間。

（編輯：奚雅青）