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摘要：建立了标准的曲线桥核心构件族库和临时构件族库，完成了九溪大桥BIM模型的建立。将BIM模型导入Navisworks2018平台中进行分析处理，利用TimeLiner功能把模型构件与时间维度相关联，实现了九溪大桥施工过程的4D模拟。
关键词：桥梁工程，九溪大桥，BIM，4D模拟，施工
目前，通过BIM软件，建筑图纸已经能够实现100%出图。但从长远看，BIM的应用价值不应该仅仅体现在设计阶段，更应该在建设项目全寿命周期中体现其价值。施工阶段作为承上启下的阶段，充当着将设计意图付诸实施，转化为建筑成品的重要作用，因此，在施工阶段应用BIM蕴藏着极大的价值。
在国外，BIM技术在施工中的应用研究开展较早。目前开发了动态建筑信息模型数据库，该数据库的建立为项目的不同参与方提供了交流以及获取信息的平台。然而，我国对于BIM技术在项目施工中的应用研究起步较晚，通过建立4D施工资源信息模型，开发了4D施工资源管理平台，实现了施工阶段对材料、机械等施工资源的动态管理，并通过在BIM模型中集成工程量信息，实现了对成本的实时监控。建立了参数化BIM模型，重点对碰撞检测、4D施工模拟和施工进度管理等进行研究，探索了BIM技术在桥梁施工中的应用。本文将BIM技术应用到九溪大桥的施工过程中，采用核心建模软件Revit建立包含完整工程信息的全桥BIM模型，然后进行4D施工模拟。
1工程概况
本项目为滨海东大道（翔安东路-莲河段），起点与在建的滨海东大道（澳头至大嶝大桥段）顺接，沿线与翔安东路、望嶝北路、溪东路、机场快速路、莲河东路等相交，终至厦门与厦门交界处与规划厦门滨海大道相接，路线全长 8.711km，路幅宽 60 米。九溪大桥全长498m，上部构造为PC现浇连续箱梁;九溪大桥呈曲线型，桥面受力左右不均，浇筑质量难以控制，运用BIM技术分析桥梁受力，有效提高施工质量。
2 BIM模型的建立
2.1建模流程
由于九溪大桥为曲线型结构，考虑国内外各BIM建模软件的优缺点及适用条件，最终选择采用AutodeskRevit软件，依据标准进行九溪大桥的核心建模工作。Revit软件最大的优点就是建模自由度高，可以根据需要建立各种复杂截面的构件模型。
首先，利用Revit软件中“族”的概念，把曲线桥桥的每一个结构构件看作是一个构件族。依次建立钢便桥及钻孔平台、桩基础、承台、墩柱、现浇梁等参数化构件族。然后将这些构件族载入项目中心文件中，根据各构件的空间位置及逻辑关系，更改其标高、平面坐标等参数，并添加相关属性信息，最终形成结构的整体模型，即核心BIM模型。图2为利用Revit平台进行九溪大桥BIM建模的整体流程。
2.2核心构件族库的建立
根据九溪大桥的设计信息，采用Revit软件绘制构件轮廓，然后通过拉伸、融合等工具生成三维模型，并按照标准定义构件特性参数形成参数化构件族库。本曲线桥中自建的参数化构件族库包含钢便桥及钻孔平台、桩基础、承台与墩柱、现浇梁等族库，可通过更改参数信息生成任意尺寸的构件。各构件族库为BIM模型的最小单位。
在Revit中，按照施工图创建项目的控制标高和轴网，然后在相应平面视图中依次载入各构件族库，并通过拼组形成模型组件，添加材料、施工工艺等各种工程信息，形成包含完整工程信息的BIM模型。具体过程如下：
钢便桥及钻孔平台，钢便桥主便桥设置在桥梁左侧，P5～P12墩设置支便桥及钻孔平台。主便桥宽7m，长335米，支便桥宽6米、9米两种形式，钻孔平台尺寸根据承台尺寸设定;桥桩基采用嵌岩桩桩基础，总共178根;九溪大桥设计有27个承台，其中13个承台位于陆地，16个承台位于九溪水域中;墩身高3.6m-15.4m，根据设计信息建立各构件参数化族库，再将桩基、承台与墩柱按照空间位置关系进行拼组，形成组件，见图4，即可方便查看桩径、桩长、承台与墩柱尺寸等工程信息。
当钢便桥及钻孔平台、桩基、承台、墩柱与现浇梁等族模型全部建立完成后，再将它们载入Revit同一项目文件中，根据各构件之间的空间位置关系，调整轴网及标高，最终形成了九溪大桥的全桥BIM模型，
3施工过程模拟
3.1总体施工方案模拟
本曲线桥按照自下而上、先中间后两边的施工顺序，首先施工钢便桥及钻孔平台、桩基、承台、墩柱，再采用支架法施工现浇段桥梁，分节段浇筑各主梁梁段，最后施工护栏，完成桥面铺装。将本文建立的BIM核心模型导入Navisworks2018中进行分析处理，利用TimeLiner功能将模型构件与时间维度相关联，形成4D 模型，从而进行施工过程模拟。
对于桩基础，首先施工钻孔平台，然后采用旋挖钻机钻孔施工。由于承台埋深较大且此处地下水丰富，承台采用钢板桩支护施工。墩身高度H≤8m墩（即九溪大桥1-4#台墩柱）施工采用一次性浇筑墩身砼的施工方法;墩身高度H>8m墩（即九溪大桥5-12#台墩柱）的采用分节段浇筑墩身砼的施工方法。采用汽车吊（25T）垂直运输施工材料，工人上下利用脚手架（路上配合人形梯籠、水上配合吊梯）。
九溪大桥现浇梁陆地上第一联、第二联一、二跨支架采用盘扣支架，其余采用钢管柱加贝雷桁架搭设，每跨贝雷梁按简支设置，横桥向根据桥梁横截面设计不同，分别采取不同的钢管贝雷支架布置。纵桥向35m跨箱梁纵向设置3排钢管立柱，一个中支墩，两个边支墩，最大间距为13m，钢柱之间横纵桥向每两根钢管柱上下每隔6m采用20#工字钢做横纵向连接，16#工字钢做剪刀撑连接，钢管柱底部采用直径10mm的钢板封端，保证钢管柱受力和稳定。钢管柱上设置双排40b工字钢做横梁，横梁上架设贝雷桁架梁，纵向长度根据箱梁跨度来布置。55m 跨按三跨布置，即12m+13m+12m，25m跨按两跨布置，即8.5m+9m;横向截面腹板下按45cm布置单层贝雷梁，其它位置按90cm布置单层贝雷梁，贝雷架上按照0.6m、1.2m布置一道14a的工字钢，并用φ48 钢管+U形卡与贝雷梁，6米长钢管3道U形卡相互锁扣增加稳定性。工字钢上安装脚手架，纵桥向间距60cm、120cm布置。盘扣式钢管支架搭设，立杆采用φ60.3×3.2mm 钢管，水平杆、竖向斜杆采用φ48.3×2.5mm 钢管，立杆间距纵桥向间距60cm、120cm布置，横桥向间距150cm、90cm、120cm 布置，箱梁底、顶模板采用2400*1200*15mm的竹胶板，模板下铺设 10×10cm 的方木腹板下20cm间距、室板下30cm 间距，方木下布14a的工字钢。翼缘板下采用2400*1200*9mm的竹胶板，横向8×8cm方木分配梁间距30cm，方木下设置弧形托架。
3.2关键施工工序模拟
针对特殊施工工序的专项方案进行模拟和分析，清晰地把握施工过程中关键工序的施工难点和要点，从而提高施工质量和效率，确保施工专项方案的安全性，指导施工现场科学施工。墩柱施工完成后，采用支架法浇筑现浇梁施工。支架采用便于组装和拆卸的钢管和型钢，其上铺设贝雷梁在支架搭设完成后，并检查预埋构件，以确保墩柱、梁固结质量，然后铺设方木、安装模板、绑扎钢筋，最后进行混凝土浇筑。
3.3可视化施工进度管理
将九溪大桥全桥模型导入Navisworks软件中，借助TimeLiner功能，按照施工组织设计中的施工进度计划，将模型信息与计划时间相关联，实现4D施工进度管理，还可自动生成施工进度甘特图。通过4D模拟，能够形象直观地了解施工进度情况，对施工进度进行有效管控。
4结语
本文采用BIM核心建模软件Revit，对九溪大桥进行参数化建模，建立了标准下的曲线桥核心构件族库，然后载入同一项目文件中，根据各构件的平面坐标及空间位置关系进行拼组，建立了包含完整工程信息的九溪大桥BIM模型。将BIM模型导入Navisworks软件中进行分析，通过TimeLiner 功能使模型构件与时间维度相关联，实现了曲线桥施工过程的4D 模拟。根据施工组织设计，具体完成了九溪大桥总体施工方案的模拟、支架法现浇施工模拟，使施工过程与施工进度变得可视化。
参考文献：
[1]张建平，曹铭，张洋.基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统[J]工程力学，2005，22 （ S1） ： 220-227.
[2]马也犁. BIM 技术在非对称外倾拱桥施工中的应用研究[D]. 成都： 西南交通大学，2016.
关键词：桥梁工程，九溪大桥，BIM，4D模拟，施工
目前，通过BIM软件，建筑图纸已经能够实现100%出图。但从长远看，BIM的应用价值不应该仅仅体现在设计阶段，更应该在建设项目全寿命周期中体现其价值。施工阶段作为承上启下的阶段，充当着将设计意图付诸实施，转化为建筑成品的重要作用，因此，在施工阶段应用BIM蕴藏着极大的价值。
在国外，BIM技术在施工中的应用研究开展较早。目前开发了动态建筑信息模型数据库，该数据库的建立为项目的不同参与方提供了交流以及获取信息的平台。然而，我国对于BIM技术在项目施工中的应用研究起步较晚，通过建立4D施工资源信息模型，开发了4D施工资源管理平台，实现了施工阶段对材料、机械等施工资源的动态管理，并通过在BIM模型中集成工程量信息，实现了对成本的实时监控。建立了参数化BIM模型，重点对碰撞检测、4D施工模拟和施工进度管理等进行研究，探索了BIM技术在桥梁施工中的应用。本文将BIM技术应用到九溪大桥的施工过程中，采用核心建模软件Revit建立包含完整工程信息的全桥BIM模型，然后进行4D施工模拟。
1工程概况
本项目为滨海东大道（翔安东路-莲河段），起点与在建的滨海东大道（澳头至大嶝大桥段）顺接，沿线与翔安东路、望嶝北路、溪东路、机场快速路、莲河东路等相交，终至厦门与厦门交界处与规划厦门滨海大道相接，路线全长 8.711km，路幅宽 60 米。九溪大桥全长498m，上部构造为PC现浇连续箱梁;九溪大桥呈曲线型，桥面受力左右不均，浇筑质量难以控制，运用BIM技术分析桥梁受力，有效提高施工质量。
2 BIM模型的建立
2.1建模流程
由于九溪大桥为曲线型结构，考虑国内外各BIM建模软件的优缺点及适用条件，最终选择采用AutodeskRevit软件，依据标准进行九溪大桥的核心建模工作。Revit软件最大的优点就是建模自由度高，可以根据需要建立各种复杂截面的构件模型。
首先，利用Revit软件中“族”的概念，把曲线桥桥的每一个结构构件看作是一个构件族。依次建立钢便桥及钻孔平台、桩基础、承台、墩柱、现浇梁等参数化构件族。然后将这些构件族载入项目中心文件中，根据各构件的空间位置及逻辑关系，更改其标高、平面坐标等参数，并添加相关属性信息，最终形成结构的整体模型，即核心BIM模型。图2为利用Revit平台进行九溪大桥BIM建模的整体流程。
2.2核心构件族库的建立
根据九溪大桥的设计信息，采用Revit软件绘制构件轮廓，然后通过拉伸、融合等工具生成三维模型，并按照标准定义构件特性参数形成参数化构件族库。本曲线桥中自建的参数化构件族库包含钢便桥及钻孔平台、桩基础、承台与墩柱、现浇梁等族库，可通过更改参数信息生成任意尺寸的构件。各构件族库为BIM模型的最小单位。
在Revit中，按照施工图创建项目的控制标高和轴网，然后在相应平面视图中依次载入各构件族库，并通过拼组形成模型组件，添加材料、施工工艺等各种工程信息，形成包含完整工程信息的BIM模型。具体过程如下：
钢便桥及钻孔平台，钢便桥主便桥设置在桥梁左侧，P5～P12墩设置支便桥及钻孔平台。主便桥宽7m，长335米，支便桥宽6米、9米两种形式，钻孔平台尺寸根据承台尺寸设定;桥桩基采用嵌岩桩桩基础，总共178根;九溪大桥设计有27个承台，其中13个承台位于陆地，16个承台位于九溪水域中;墩身高3.6m-15.4m，根据设计信息建立各构件参数化族库，再将桩基、承台与墩柱按照空间位置关系进行拼组，形成组件，见图4，即可方便查看桩径、桩长、承台与墩柱尺寸等工程信息。
当钢便桥及钻孔平台、桩基、承台、墩柱与现浇梁等族模型全部建立完成后，再将它们载入Revit同一项目文件中，根据各构件之间的空间位置关系，调整轴网及标高，最终形成了九溪大桥的全桥BIM模型，
3施工过程模拟
3.1总体施工方案模拟
本曲线桥按照自下而上、先中间后两边的施工顺序，首先施工钢便桥及钻孔平台、桩基、承台、墩柱，再采用支架法施工现浇段桥梁，分节段浇筑各主梁梁段，最后施工护栏，完成桥面铺装。将本文建立的BIM核心模型导入Navisworks2018中进行分析处理，利用TimeLiner功能将模型构件与时间维度相关联，形成4D 模型，从而进行施工过程模拟。
对于桩基础，首先施工钻孔平台，然后采用旋挖钻机钻孔施工。由于承台埋深较大且此处地下水丰富，承台采用钢板桩支护施工。墩身高度H≤8m墩（即九溪大桥1-4#台墩柱）施工采用一次性浇筑墩身砼的施工方法;墩身高度H>8m墩（即九溪大桥5-12#台墩柱）的采用分节段浇筑墩身砼的施工方法。采用汽车吊（25T）垂直运输施工材料，工人上下利用脚手架（路上配合人形梯籠、水上配合吊梯）。
九溪大桥现浇梁陆地上第一联、第二联一、二跨支架采用盘扣支架，其余采用钢管柱加贝雷桁架搭设，每跨贝雷梁按简支设置，横桥向根据桥梁横截面设计不同，分别采取不同的钢管贝雷支架布置。纵桥向35m跨箱梁纵向设置3排钢管立柱，一个中支墩，两个边支墩，最大间距为13m，钢柱之间横纵桥向每两根钢管柱上下每隔6m采用20#工字钢做横纵向连接，16#工字钢做剪刀撑连接，钢管柱底部采用直径10mm的钢板封端，保证钢管柱受力和稳定。钢管柱上设置双排40b工字钢做横梁，横梁上架设贝雷桁架梁，纵向长度根据箱梁跨度来布置。55m 跨按三跨布置，即12m+13m+12m，25m跨按两跨布置，即8.5m+9m;横向截面腹板下按45cm布置单层贝雷梁，其它位置按90cm布置单层贝雷梁，贝雷架上按照0.6m、1.2m布置一道14a的工字钢，并用φ48 钢管+U形卡与贝雷梁，6米长钢管3道U形卡相互锁扣增加稳定性。工字钢上安装脚手架，纵桥向间距60cm、120cm布置。盘扣式钢管支架搭设，立杆采用φ60.3×3.2mm 钢管，水平杆、竖向斜杆采用φ48.3×2.5mm 钢管，立杆间距纵桥向间距60cm、120cm布置，横桥向间距150cm、90cm、120cm 布置，箱梁底、顶模板采用2400*1200*15mm的竹胶板，模板下铺设 10×10cm 的方木腹板下20cm间距、室板下30cm 间距，方木下布14a的工字钢。翼缘板下采用2400*1200*9mm的竹胶板，横向8×8cm方木分配梁间距30cm，方木下设置弧形托架。
3.2关键施工工序模拟
针对特殊施工工序的专项方案进行模拟和分析，清晰地把握施工过程中关键工序的施工难点和要点，从而提高施工质量和效率，确保施工专项方案的安全性，指导施工现场科学施工。墩柱施工完成后，采用支架法浇筑现浇梁施工。支架采用便于组装和拆卸的钢管和型钢，其上铺设贝雷梁在支架搭设完成后，并检查预埋构件，以确保墩柱、梁固结质量，然后铺设方木、安装模板、绑扎钢筋，最后进行混凝土浇筑。
3.3可视化施工进度管理
将九溪大桥全桥模型导入Navisworks软件中，借助TimeLiner功能，按照施工组织设计中的施工进度计划，将模型信息与计划时间相关联，实现4D施工进度管理，还可自动生成施工进度甘特图。通过4D模拟，能够形象直观地了解施工进度情况，对施工进度进行有效管控。
4结语
本文采用BIM核心建模软件Revit，对九溪大桥进行参数化建模，建立了标准下的曲线桥核心构件族库，然后载入同一项目文件中，根据各构件的平面坐标及空间位置关系进行拼组，建立了包含完整工程信息的九溪大桥BIM模型。将BIM模型导入Navisworks软件中进行分析，通过TimeLiner 功能使模型构件与时间维度相关联，实现了曲线桥施工过程的4D 模拟。根据施工组织设计，具体完成了九溪大桥总体施工方案的模拟、支架法现浇施工模拟，使施工过程与施工进度变得可视化。
参考文献：
[1]张建平，曹铭，张洋.基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统[J]工程力学，2005，22 （ S1） ： 220-227.
[2]马也犁. BIM 技术在非对称外倾拱桥施工中的应用研究[D]. 成都： 西南交通大学，2016.