基于BIM技术的连续梁优化设计

随着BIM技术在建筑行业的迅速发展，越来越多的企业在探索BIM技术对实际工作的具体指导意义。为进一步提升铁路悬臂浇筑连续梁施工工艺和施工质量管理水平，解决0#号段等底板混凝土振捣不密实、预应力管道定位不准确等质量问题，本文应用BIM技术，以某特大桥悬臂梁为例，简述了钢筋建模方法和技巧，基于BIM技术的钢筋模型在三维可视化、深化设计、碰撞检查等方面的应用，对连续梁进行优化设计，将理论应用于实践，拉近了新技术与企业的距离，具有一定的现实意义。

1. 三维模型构建

1.1 建模流程

以设计图纸为基础，进行坐标定位（即参照中心），根据桥梁截面创建截面轮廓族，以轮廓族为基础通过放样、放样融合、空心放样及空心放样融合等方式创建箱梁节段族，在项目文件中依据已知桥梁标高、位置等空间关系将箱梁节段族进行组拼得到桥梁结构模型，并按照钢筋布置图、预应力筋布置图在桥梁结构模型上创建钢筋及波纹管，最终完成桥梁模型。

1.2 核心模型的建立

根据设计优化的需要，桥梁优化工作建立连续梁0#块族、直线段族、参数化标准节段族、波纹管、布料振捣通道及钢筋等模型。依据设计图纸、施工方案，现场实际建立优化所需的模型如图2所示。

2 BIM钢筋建模及其技巧

BIM模型的搭建需要根据BIM模型的用途，制定模型的建模方案，其中应重点综合考虑建模精细程度、构件命名规则、构件或区域显示等因素，以在后期的BIM管理与应用中方便协调处理[3]。本文的钢筋模型主要用于统计各类钢筋用量和碰撞试验，因此，为实现钢筋的分类统计，构件需要统一的命名规则。同时，钢筋的布置应根据结构施工图纸，使得钢筋布置满足结构设计和构造要求，才能保证统计的钢筋用量符合工程实际。

钢筋建模是以混凝土悬臂梁作为载体[4]。先建立悬臂梁截断混凝土模型，然后在混凝土模型剖面上绘制钢筋，根据图纸进行排列调整，最后完成建模。由于钢筋模型复杂，在建模时必须有效地组织，才能达到快速建模的效果。另外，由于桥梁结构的复杂性，项目钢筋数量大，型号多，且存在大量形状复杂的钢筋，软件自带的族并不能满足建模要求，可采用绘制草图和自建族的方法创建钢筋。连续梁0#块钢筋模型如图3所示。

3 布料及振捣通道设计

布料及振捣通道根据波纹管布置最小间距20cm，波纹管内径90mm，因此我们采用直径 100mm的布料通道，且采用直径80mm的振捣通道及50的振动棒进行振捣[5]。根据振动棒的振捣半径、混凝土的流动度半径，及波纹管的实际布置情况，以振捣半径50cm，混凝土流动半径200cm为参考，其布置如下图4所示。

4 碰撞检查

4.1 碰撞情况

本次碰撞检查主要针对钢筋与波纹管、钢筋与布料及振捣通道、钢筋与支座，碰撞公差 为1cm，即碰撞冲突部分超过1cm为有效碰撞[6]。检查情况如下：

表1 连续梁 0#块碰撞检查情况

4.2 碰撞优化设计

钢筋优化以不动主体结构，适度调整钢筋布置，尽量避免调整钢筋长度及数量为原则。以钢筋H1为例，钢筋H1与波纹管T0～T6均有碰撞冲突，调整钢筋H1竖向长度，427cm改为 390cm，避免冲突，如图5所示。

5 布料斗设计

本梁高4583mm，为避免混凝土从梁面到梁底过程中离析，设计了10cm布料通道，天泵导管一般为15cm，因此设计了布料斗以解决布料通道流量小于天泵导管造成的堵塞。在施工中，振捣通道可以配合布料通道交叉使用。

6 “井”字定位筋设计

利用BIM三维可视性[7]，对波纹管进行“井”字形定位。“井”字定位筋以1m为间距，依据截取的不同断面管道坐标，精确加工相应截面的井字架。井字架钢筋与管道间隙2mm，梁体主筋连接成整体，既保证了管道之间相对位置，又增加了井字架的整体刚度。如图7所示：

7 结语

近年来BIM技术已经成为行业的大势所趋，随着建筑业在国民经济中的快速健康发展，建设工程项目规模越来越大，建设结构形式也越来越复杂，BIM技术在项目中的实际应用已经成为提升施工效率，提高工程质量、降低成本的重要手段。对于建设工程项目中用量较大、结构复杂的钢筋工程施工，传统的施工手段已经不能完全适应现阶段的发展趋势，BIM技术由于其庞大的数据承载性，以及特有的构件模拟等技术，对于建筑工程的发展具有重大意义。