独柱形钢塔双索面钢箱梁斜拉桥在设计阶段的BIM应用

浦仪公路西起G104浦泗立交，向东北两跨八卦洲夹江，接南京四桥高速，全长约28km。其中，起点至二桥高速是项目西段，长约11.5km。

浦泗立交至南京二桥段（浦仪公路西段跨江大桥工程部分）主桥为独柱形钢塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为50+180+500+180+50=960m，桥宽54.4m。为国内最先采用BIM技术正向设计的大型钢结构桥梁。借鉴机械设计领域的智能化设计方法，落地的三维图纸表达方式，结合GIS技术、VR技术、无人机倾斜摄影技术等，中设设计集团股份有限公司为公路桥梁设计领域提供了一个全新的设计思路，取得了很好的BIM应用成果。

项目特点：

    浦仪大桥为大跨度桥梁，结构复杂，但各部分属于常规结构，同类型构造很多，适合BIM正向设计，既提高设计效率，又有利于下游加工厂预制加工、施工阶段数值模拟。

项目主要有以下特点：

• 主桥全钢设计

• 构件众多

• 局部细节构造复杂

• 加工制造要求高

BIM+GIS技术应用

地理信息系统（GIS）是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统，应用无人机技术进行现场扫描，通过三维实景模型将现场情况逐一反应，并将BIM三维模型与三维实景模型进行拼装，能够最大限度的模拟大桥建成后的情景，在方案决策中提供支持，提高设计品质。

虚拟现实应用

      借助虚拟现实可视化协同平台，整合倾斜摄影的真实三维场景及BIM模型，通过设计师的虚拟代入体验，进一步优化细节设计。

系统解决方案

利用“骨架+模板”的三维建模方法，以桥梁总体布置骨架为主导，以构建设计模板为核心，结合参数化功能，进行桥梁三维设计。应用Dassault CATIA软件的“知识工程”模块，对斜拉桥上部结构和下部结构基本结构构件、辅助构件及细部部件进行三维建模，建立各基本结构构件、辅助构件及细部部件的模板，模板中包括钢箱梁标准阶段、钢塔标准节段、拉索、墩柱、承台、桩、护栏和各细部部件，如螺栓、锚箱、锚梁等。

1.参数化骨架模型创建

创建塔、梁总体骨架模型，包括塔轮廓线、轮廓面、拉索线、锚固点、主梁纵曲线等。

2.钢箱梁模型

建立标准主梁节段并设置必要的相关参数，实现主梁节段的批量化生成。

3.钢塔节段模型

    主要分为两种桥塔类型：等截面桥塔、变截面桥塔，建立标准桥塔节段，并实现桥塔节段的批量化生成，提高了设计效率。二维设计图均通过三维投影生成，大大减少了传统设计方法的二维设计与实际情况不匹配的情况。

通过查看钢塔三维模型，并与主梁相结合，可知设计阶段桥塔分段对桥塔美观的影响，并可知在桥面视角往上第一个节段螺栓距离较远，最大限度的减小螺栓对美观的影响。

     通过建立全参数隔板模板，进行全塔内横隔板批量实例化，全桥共计实例化106个隔板。

4.钢塔锚固模型

    通过建立全参数钢锚梁模板，进行全桥锚梁批量实例化，大大提高设计效率，后期若锚点微调，只需更改对应参数，对应的二维设计图随之变化，减少了变更的工作量。

5.钢塔基础T1节段模型

    建立桥塔T1节段三维模型，二维设计图均为三维投影生成，大大减少了传统设计方法的二维设计与实际情况不匹配的情况。东侧桥塔T1节段与西侧相似，可以通过实例化生成，不需重新建模，在实例化生成的基础上微调即可。

下面为大家展示BIM应用成果。

二维图纸自动生成

二维图纸自动生成基于CATIA软件界面，按照桥梁结构内力和变形等设计计算结果，修改各型桥梁上部结构构件和下部结构构件参数，自动按照桥梁结构出图规范生成二维图纸。全参数化的协同三维模型，使得二维图纸能够随三维模型的参数变化而变化，能够大幅度提高设计人员的工作效率。

参考文献：

上海澜潮实业发展有限公司，中设设计集团股份有限公司.《独柱形钢塔双索面钢箱梁斜拉桥在设计阶段的BIM应用》.

本文来源：铁路BIM联盟