基于BIM的盐通高铁连续梁桥施工模拟与安全监控文献综述

 2023-08-26 19:12:03
  1. 文献综述(或调研报告):

铁路桥梁施工是高速铁路规划中的重要环节,对高铁的运行性能具有重大影响。在众多桥梁结构形式中,连续梁桥结构受力合理,具有结构刚度大、抗震性能好、行车平顺性好等特点,在跨越沟谷、河流、交通线路等背景下得到广泛应用[1]

高铁连续梁桥施工技术难度大,施工环境复杂,施工工艺要求高,具体表现为[2]:(1)高铁桥梁连续梁施工现场的环境复杂,影响施工质量的环境因素较多;由于高铁桥梁连续梁的箱梁施工跨度较大,多采用现浇法施工,施工难度较大。(2)高铁连续梁桥施工过程中,对于沉降值有严格的技术要求。超静定结构和相连接的两个墩台的平均沉降量之差是高铁桥梁连续梁工程施工技术的关键。整个工程施工过程中,在充分考虑附加应力的同时,必须保证其沉降值控制在技术参数要求的范围之内。(3)需要控制好桥梁的徐变上拱。高、平、顺是高速铁路轨道最大的特征,必须控制好桥梁徐变上拱的数值达到施工技术标准的要求,以充分保证高铁的运行性能。因此,要保证高铁桥梁建成后的安全运营,就必须提高其建设过程的施工质量。

高铁时速的不断提高对线路平顺性、合龙精度等提出更高要求,需要进行比一般连续桥更高标准的施工控制与管理。大跨度连续梁桥施工过程中需对主梁的变形和内力进行安全监测。变形控制,就是在每一施工阶段过程中,对主梁的竖向高程和横向位置进行精准控制。若出现较大误差时,则必须对此进行数据分析并给出纠正措施,保证下一阶段施工的顺利进行。内力控制则是控制主梁在施工以及成桥后的应力在规范值内,并且在主梁合拢时更应监测应力状态,保证施工过程中主梁的结构安全[3]

BIM以数字技术为基础,把所有的工程信息整合起来,集成了建筑工程中所有项目的相关信息,并用数字进行描述,建立一个共同的平台,实现信息共享和协作处理的功能[4]。将所有工程进行信息化处理,形成了一个工程的数据库,并且都可以进行读取,获取对自己有用的信息。这些信息包括建筑物结构的尺寸、配筋、材料等,贯穿于整个工程的生命周期。

传统监控以人工巡检为主,辅以简单机械,费时费力,先采集再处理,信息处理存在滞后性等缺陷。而BIM技术本身有着可视化与参数化的诸多优势,能够将监控点的布设有效得体现在相应的BIM技术模型之中[5]。因此将BIM技术引入到桥梁工程的施工监测中,以提高施工效率与施工质量,从而大大确保结构在施工阶段减少不必要的损失和误差的产生。

在桥梁施工领域,BIM的应用研究不足,且起步较晚。国际领域方面,H.M.SHIN,H.M.LEE等在文章中通过对建立在BIM技术基础上的项目建造流程的简介,进而剖析了二维CAD的传统技术所建立的3D桥梁模型的不同[6]。CS SHIM,NR Yun,HH Song等在2011年提出了可扩展的信息架构系统,并且在此基础上论述了桥梁工程施工过程的4D模拟[7]。韩国的K.M.Lee等于2012年提出了基于BIM的三维钢筋建模,阐述了三维钢筋建模在桥梁设计和施工中的重要性,并在实际项目中取得了应用[8]

在国内桥梁BIM技术研究领域,张建平团队开发了4D施工管理系统,初步实现了4D可视化施工[9]。祝嘉将城市轨道交通的信息管理与BIM技术相结合,给出了具体的应用设想,为以后的城市轨道交通研究提供了参考[10]。中国铁路BIM联盟在北京正式成立,标志着中国铁路行业正式进入BIM时代[11][12]。龙腾基于Revit、Navisworks进行了变截面桥梁的3D模型建立、4D可视化施工管理研究,初步实现了BIM技术的实际应用[13]。唐青东构建了基于BIM大跨度悬索桥施工监控信息模型,并实际应用于大沙水道桥的监控管理过程[14]。2018年中国的BIM国家标准《建筑信息模型施工应用标准》(GB/T51235-2017)正式实施,填补了我国在BIM标准上的空白[15]

由以上发展历程可以看出,BIM在国内工程领域的应用还刚刚起步,虽然已有个别项目实际应用了BIM技术,但是尚未形成一个系统规范的行业流程体系。国内的BIM研究应用重点也放在建筑工程领域,对桥梁工程的研究,特别是在高铁桥梁连续梁桥施工过程的研究较少,未充分实现BIM技术所具有的价值。

综上所述,研究BIM技术在高铁连续梁桥施工中的应用对于推动高铁桥梁信息化和智能化的发展具有重要意义。盐通高铁悬臂现浇预应力混凝土双线连续梁桥为68 132 68m的三跨结构,采用悬臂浇筑施工方法。通过建立精细化BIM模型,基于模型进行钢筋碰撞检查,开展全桥施工过程及关键施工工序可视化模拟、桥梁施工进度4D精细化管理、施工过程安全监控等研究,为今后BIM技术在此类桥梁中的应用提供参考。

参考文献

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