BIM技術應用培訓

四平市東豐路（仁興街-一經(jīng)街）上跨鐵路立交橋BIM技術應用中鐵九局集團有限公司中鐵九局集團第二工程有限公司

為全面貫徹落實國家交通運輸部《關于推進公路水運工程BIM技術應用的指導意見》及中國鐵路總公司鐵路建設信息化推進會會議精神，深入推廣BIM技術在土木施工領域的發(fā)展，中鐵九局集團第二工程有限公司以“創(chuàng)新驅動、引領行業(yè)發(fā)展”為己任，依托四平市東豐路上跨鐵路立交橋工程開展了涵蓋BIM測量掃描機器人、實景建模、BIM5D管理、VR等多項新技術的開發(fā)與應用，為BIM技術在大型復雜結構轉體橋梁施工中的應用提供了全新的思路。工程簡介01BIM實施機制建立與實施目標02BIM+新技術實施應用03取得效益及成果04目錄CONTENTS01章節(jié)PART工程簡介設計概況工程特點技術難點新技術應用在建環(huán)境橋址位于四平市東豐路上跨既有鐵路上，是四平市城區(qū)貫穿城市東西方向的交通性主干路，橋梁自西向東依次跨過四梅進發(fā)走行線7到1道，四梅乙線、直通場到發(fā)線4到1道，京哈鐵路上下行線，共15條鐵路線。四平市東豐路（仁興街-一經(jīng)街）上跨鐵路立交橋，跨徑布置為(90+169)m斜拉橋，采用平轉法轉體施工，轉體部分跨徑為(78+145)m，轉體重量25500噸，轉體角度90度。橋面寬36m。主跨采用鋼箱梁，邊跨采用混凝土箱梁，設計中心線處梁高3.4m，橋塔全高75m，橫斷面采用變截面橢圓形設計。斜拉索采用單索面雙排索布置?？缢拿疯F路處為雙幅鋼箱梁橋，左幅橋跨徑為2×76m，右幅橋跨徑為2×82m，梁高3.5m，單幅橋寬16m。工程簡介設計概況NO.1工程特點技術難點新技術應用混合梁用于轉體斜拉橋，國內(nèi)尚屬首例；轉體懸臂長度最長，單索面橋面寬度最寬；國內(nèi)轉體橋梁轉體重量最大；國內(nèi)首次設計應用GT型帶索鞍結構；國內(nèi)首次設計施工橢圓變截面鋼混結構索塔BIM+測量機器人技術；BIM+傾斜攝影技術；5D信息管理平臺應用；工程VR技術開發(fā)與應用；虛擬建造技術應用；增材制造技術；二維碼技術；數(shù)字化加工；工程簡介NO.2NO.3索塔節(jié)段拼裝，索鞍安裝定位精度標準高；非對稱斜拉橋轉體轉體過程橋梁狀態(tài)控制技術難度大；國內(nèi)首座獨塔單索面斜拉橋，拉索施工技術難度大，風險高；索鞍結構特殊，施工技術質量標準高，施工容錯率低；BIM實施機制建立與實施目標BIM工作體系建立軟硬件配備團隊建立與培養(yǎng)建模機制及應用路線02章節(jié)PART實施目標公司BIM中心項目BIM工作室信息傳遞機制以公司BIM中心為主導，組建建模小組與5D平臺策劃管理小組，保證基礎模型與基礎數(shù)據(jù)的建立與規(guī)劃的完備。以工程項目部為應用實施落腳點，建立BIM工作室，統(tǒng)籌規(guī)劃應用實施分項內(nèi)容，分配至各職能部門。建立BIM中心與工作室信息傳遞機制，有效保證BIM工作的連續(xù)性與可控性。BIM工作體系建立硬件配備工作站測量機器人無人機VR配備多臺高性能移動和固定工作站，BIM中心設固定工作站，項目工作室配備移動工作站。業(yè)界領先的0.5秒級超高精度智能測量掃描機器人和國內(nèi)第一臺高性能外業(yè)觸控平板。大疆“悟”Pro系列多旋翼無人機1臺，精靈4pro系列無人機5臺。HTCVIVEPro專業(yè)版頭顯虛擬眼鏡。軟件配備TeklaRevitBentley廣聯(lián)達采用Tekla完成全橋鋼箱梁部分建模。采用Revit用于創(chuàng)建項目施工管理模型。采用Bentley旗下的ProStructures、MicroStation、PowerCiVil三款軟件作為平臺核心建模軟件，完成全橋鋼筋混凝土結構和索塔建模。廣聯(lián)達BIM5D管理平臺、廣聯(lián)達精細化算量軟件（GBQ、GGJ）用于施工項目的進度、安全質量、成本及項目精細化技術管控。組織技術人員參加奔特力、歐特克、達索等業(yè)界權威培訓10期。先后培養(yǎng)具有實踐經(jīng)驗的BIM人才50余人，公司層面建立BIM研究小組，分專業(yè)對項目進行持續(xù)性技術支持。BIM團隊人員12人，其中局級BIM講師5人，持國家BIM等級一級證書10人，二級證書2人，持AOPA無人機駕照3人，建立了分層次、多元化的BIM人才培養(yǎng)實踐體系。團隊建立與培養(yǎng)建模機制建立及技術路線實施目標1.

以施工應用需求為主體，將BIM技術與施工應用密切結合，采用BIM技術提升對工程進度、質量、安全的管理精細度。全面提高東豐大橋建設質量，提升市政工程建設水平。2.通過引用BIM，利用三維可視化交底、4D施工模擬等，合理優(yōu)化施工工藝，對索塔結構可視化交底，讓技術人員更加直觀掌握施工工藝,避免施工過程中出現(xiàn)紕漏。3.以東豐大橋精品工程實施為引領，通過開展施工進度仿真、三維掃描、數(shù)控加工、算量與碰撞分析等技術應用，實現(xiàn)對工程材料、資源利用、土地規(guī)劃等的精準控制，利用BIM技術輔助節(jié)能減排與綠色施工，創(chuàng)建全國綠色施工示范工程。4.協(xié)同工作。利用廣聯(lián)達5D平臺實現(xiàn)進度管控合理排擺工期、信息傳遞快捷、資源優(yōu)化配置，幫助項目實現(xiàn)精細化管理，科學化管理，人性化管理。5.提高施工質量的需要。通過智能放樣和三維掃描等手段，對現(xiàn)場的施工質量進行把控，并且利用可視化、碰撞檢查等提高施工質量。6.保證工期需要，高效施工。優(yōu)化施工組織設計，優(yōu)化施工資源調(diào)配管理。通過引入BIM技術，進行東豐大橋虛擬建造模擬，將工序銜接合理化，保證工期要求。BIM+新技術實施應用BIM+測量機器人BIM5D管理平臺VR技術開發(fā)與應用方案模擬及技術交底03章節(jié)PARTBIM+傾斜攝影BIM深化設計BIM+鋼結構數(shù)字化生產(chǎn)BIM深化設計模型建立機制在建模軟件分配方面，依據(jù)《鐵路工程信息模型表達標準》對全橋構件進行建模精度分類，進而根據(jù)精度劃分選擇匹配建模軟件，最后在Bentley平臺軟件中完成模型的組裝，并形成模型構件儲存庫。BIM深化設計下部結構建模全橋下部結構共劃分為主墩和過渡墩，主墩為全橋主要承重結構，下部承臺包涵著整個轉體系統(tǒng)，結構形式復雜施工難度較高。建模順序本著先砼后鋼筋，由下至上的原則進行。BIM深化設計梁體建?；炷亮航ｄ撓淞航；炷料淞翰糠挚傞L度為101.5m，設計將其縱向劃分為兩個節(jié)段，分別為0#段24m，1#段65.5m。混凝土箱梁主要分為鋼筋、預應力鋼束和砼梁三大塊。采用先分離后組合的方式完成整個梁體模型的建立，即將鋼筋、鋼束和砼梁的模型分別單獨建立，之后進行組裝形成完整模型。通過該方式建模不僅節(jié)省了時間而且保證了建模的精度。全橋鋼箱梁包括主橋和引橋兩部分，主橋鋼箱梁全長157.5m，為單箱九室結構。鋼箱梁建模的關鍵點在于箱體節(jié)段長度的劃分，考慮到鋼箱梁加工節(jié)段最大長度、節(jié)段運輸寬度及吊裝最大重量三方面因素，將主橋鋼箱梁模型橫向劃分為11個節(jié)段，縱向劃分為14個節(jié)段，箱梁鋼混結合段進行單獨建模。BIM深化設計索塔建模索塔建模，首先依據(jù)設計圖紙給出索塔豎向線型控制曲線半徑，使用曲面放樣工具分節(jié)段建立曲面索塔外部輪廓，之后依次創(chuàng)建其他節(jié)段外輪廓，并將節(jié)段封裝形成整體，依據(jù)索塔表面輪廓線，創(chuàng)建內(nèi)部米字支撐和塔內(nèi)勁性骨架，最后依據(jù)設計圖紙，定位索鞍空間位置，完成整個索塔建模。BIM深化設計拉索體系建模箱梁部分總長度為101.5m，設計將其縱向劃分為兩個節(jié)段，分別為0#段24m，1#段65.5m?；炷料淞褐饕譃殇摻?、預應力鋼束和砼梁三大塊。采用先分離后組合的方式完成整個梁體模型的建立，即將鋼筋、鋼束和砼梁的模型分別單獨建立，之后進行組裝形成完整模型。通過該方式建模不僅節(jié)省了時間而且保證了建模的精度。BIM深化設計碰撞檢測全橋模型建立完成后調(diào)用軟件構件碰撞監(jiān)測系統(tǒng)，對橋梁中復雜部位模型構件進行碰撞檢測，軟件會自動識別碰撞部位，并將碰撞位置以檢測報告的形式統(tǒng)一呈現(xiàn)，經(jīng)過整理后以書面形式將報告反饋到設計單位進行更正或優(yōu)化。BIM深化設計工程量統(tǒng)計鋼筋及混凝土數(shù)量計算完成后，可自動輸出工程數(shù)量表，數(shù)量表中會附帶鋼筋大樣圖，依照大樣可直接用于下料。應用Prostructures中ProConcrete模塊下算量工具，對鋼筋及混凝土數(shù)量進行精確統(tǒng)計BIM深化設計深化圖紙輸出在Prostructures既有模型文件中新建圖紙Model,應用通過剖切和參考命令完成圖紙的創(chuàng)建。BIM深化設計有限元分析應用Midas建立全橋力學模型，通過有限元分析指導施工過程中梁體施工預抬量的設計，索力的控制及轉體前梁體臨時支架拆除方案的編制。更加科學有效的保證了整個橋體在施工過程中的自穩(wěn)性。鋼箱梁臨時支架受力分析成橋結構力學分析模型是BIM技術的核心，交付成果以模型交付為主，交付成果附件中應包含的BIM文件有，模型漫游動畫、施工動畫、產(chǎn)品裝配動畫、管理平臺實施端和施工措施模型等。本工程中成果交付分為兩級進行，一級交付為公司BIM中心對項目BIM工作室交付，公司BIM中心將模型及附件交付于項目BIM工作室后，BIM工作室負責對模型的二次校核及模型構件進行拓展應用(包括BIM技術交底的制作和輔助方案編制等)，并對各部室進行任務分配。二級交付為項目對分包隊伍的成果交付，根據(jù)分包放的專業(yè)將模型進行二次拆分，并對下交付，分包方負責模型的二次深化使用，并進行施工生產(chǎn)或產(chǎn)品制造，以及管理平臺的生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入等。BIM深化設計深化圖紙輸出

采用業(yè)內(nèi)重建軟件，首次使用“DJIGSPro”地面站系統(tǒng)，借助無人機配備三軸自穩(wěn)云臺相機，對場地規(guī)劃區(qū)域自動生成航線任務，實現(xiàn)了快速成像數(shù)據(jù)采集，應用ContextCapture生成的實景模型,用于方案模擬、場地布設、工程量計算、實景沙盤制作等。航拍實景建模依據(jù)實景模型，合理規(guī)劃材料設備人員及施工生產(chǎn)用地區(qū)塊，減少占地面積及征拆數(shù)量的同時提高了場地利用率。應用軟件量測工具，能夠精準測量出用地面積及土石方體積，為土石方量統(tǒng)計及征拆數(shù)量計算提供了便捷手段。臨建規(guī)劃設計BIM+傾斜攝影

應用BIMGIS平臺將橋梁模型、實景模型與衛(wèi)星圖片進行整合，通過整合分析，提前發(fā)現(xiàn)橋址范圍內(nèi)是否存在施工障礙，并提前掃除模型整合應用Infraworks，對橋梁模型在衛(wèi)星地形圖上精確定位后，進行虛擬轉體，通過模擬分析，發(fā)現(xiàn)施工過程中的未知元素，為轉體準備工作提供幫助。轉體模擬BIM+GIS將斜拉橋BIM模型與進度計劃掛接，直觀顯示現(xiàn)場實際完成工程量和進度狀態(tài)，快速、準確生成進度分析，輔助現(xiàn)場管理，同時為周例會和業(yè)主檢查匯報提供了準確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。BIM5D管理平臺施工進度掛接模型形象進度可視化節(jié)點工程量提取施工節(jié)點跟蹤現(xiàn)場監(jiān)控直觀對比施工進度模擬施工進度管理施工進度管理移動端與PC端進度信息傳輸實時同步，項目管理層可隨時查看施工進度，及時部署后續(xù)施工任務。如發(fā)現(xiàn)施工進度滯后，可及時發(fā)現(xiàn)滯后原因，并采取補救措施。BIM5D管理平臺施工進度管理BIM工作室工期預警項目經(jīng)理矯正措施現(xiàn)場施工制定方案進度預警體系建立了以BIM5D平臺為中心的現(xiàn)場指揮調(diào)度機制，形成集現(xiàn)場監(jiān)控、施工調(diào)度、生產(chǎn)組織功能為一體的信息平臺，簡化了管理鏈條，提高了管理效率。BIM5D管理平臺物料跟蹤將鋼箱梁節(jié)段及鋼塔節(jié)段納入5D平臺管理，編制物料跟蹤計劃，然后導入到5D平臺，與模型掛接，設置跟蹤階段。利用二維碼技術對構件進行管理，從出廠質檢、現(xiàn)場驗收、現(xiàn)場預拼裝到構件安裝完成，全過程監(jiān)控，及時掌握構件狀態(tài)。構件生產(chǎn)加工完成，張貼跟蹤二維碼，技術人員錄入構件出廠報告單，并上傳云端，發(fā)起構件出廠信息。構件進場后，施工技術人員二維碼，錄入構件進場信息，上傳云端，完成構件進廠驗收。BIM5D管理平臺施工安全管理建立項目級安全質量管理流程，利用BIM5D平臺建立項目數(shù)據(jù)庫，將安全質量問題與模型掛接，移動端巡視現(xiàn)場，拍照、錄音等方式采集質量安全問題，上傳數(shù)據(jù)庫，對質量安全問題進行匯總分析和五維追蹤，將安全質量管理落到實處。BIM5D管理平臺施工成本管理將設計清單、責任成本清單、分包清單導入5D平臺，與模型掛接，形成對比分析圖，掌握實時成本預算情況；針對所需時間段將實際產(chǎn)值與計劃產(chǎn)值進行對比，形成分析報告，輔助成本管理。BIM5D管理平臺BIM+測量機器人應用徠卡MS60測量掃描機器人，實現(xiàn)了BIM識別導入及智能放樣，成功將二維放樣帶入三維。測量、放樣基于BIM全息模型放樣技術，在復雜異型鋼結構安裝過程中，實現(xiàn)了智能吊裝引導定位，大大提高了測量工作效率。大型鋼構件吊裝智能引導設計模型與點云模型對比分析使用全彩三維掃描質檢系統(tǒng)，將掃描后的現(xiàn)場實物，點云數(shù)據(jù)與BIM模型結合對比分析，提出全新質檢控制方法與管控手段。三維全彩掃描質檢通過工程實踐，總結形成了鋼構件高精度智能引導安裝、三維點云自動擬合、全彩掃描質檢及虛擬拼裝等一系列關鍵技術。編制了《BIM放樣三維掃描技術應用手冊》，開發(fā)了“基于BIM技術的跨鐵路轉體斜拉橋空間曲面鋼-混結構索塔施工工法”，申請相關專利5項。創(chuàng)新開發(fā)了基于測量機器人的橋梁轉體狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)，在橋梁轉體過程中，橋梁實時狀態(tài)的掌控起到了至關重要的作用。橋梁轉體狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)BIM+鋼結構數(shù)字化加工鋼構件智能化制造主要流程基于SigmaNEST系統(tǒng)套下料流程BIM+鋼結構數(shù)字化加工模型二次深化輸出NC文件SigmaNEST套下料自動化生產(chǎn)模型深化，依次對底板單元、腹板單元、隔板單元、頂板單元、挑臂單元進行處理。模型校核無誤后，批量輸出DSTV格式零件圖針對某個材質、板厚的任務進行套料，套料完成后，根據(jù)軟件算法、設備類型自動生成切割路徑多頭機器人焊接系統(tǒng)，采用世界先進的電弧跟蹤技術，大大提高了生產(chǎn)效率。方案模擬

應用三維軟件可對橋梁施工過程中各項施工方案進行虛擬模擬，基于設計模型，依據(jù)施工方案建立施工輔助設施設備模型，模擬施工工藝流程，通過可視化模擬可分析出方案的合理性并能清晰的找出方案中存在的施工措施上的缺漏。臨建施工方案編制完成后，應用三維軟件依據(jù)方案進行模擬建造，通過虛擬可視化分析，論證方案的合理性與可行性，同時優(yōu)化方案的缺漏與不足。索塔吊裝方案模擬臨建方案模擬將BIM模型及技術交底文件上傳至公司云平臺，應用二維碼技術鏈接云平臺文件，實現(xiàn)電子化技術交底方式。成品構件資料形成后，上傳至云端儲存庫，在以二維碼的形式進行現(xiàn)場張貼公示，方便技術人員級領導查看構件信息。通過PC段對施工模型進行查看分析，指導幫助技術人員掌握使用構件結構形態(tài)，使交底更明確。應用Navigator移動端APP，實現(xiàn)了模型的移動端查看，使得技術人員工作變得靈活簡潔BIM二維碼展板成品構件信息公示PC端技術指導移動端交底技術交底VR技術開發(fā)與應用

基于LumenRT與VR設備的貫通接口，實現(xiàn)了BIM模型的虛擬可視化漫游，通過沉浸式漫游方式實現(xiàn)了對擬建工程進行核查、對施工方案的選擇、場地和施工便道的規(guī)劃布局、臨時設施的搭建等方面進行實際建造前的驗證和比選。VR技術開發(fā)與應用通過交互式、沉浸式的虛擬仿真特效，使體驗人員如同身臨其境，直觀形象的了解體會安全事故的危害性。創(chuàng)新將虛擬現(xiàn)實技術引入施工安全教育和工藝交底培訓中。開發(fā)了基于BIM+VR危險感知能力訓練系統(tǒng)。VR技術開發(fā)與應用VR施工工藝模擬演練系統(tǒng)：主要包括超大噸位斜拉橋轉體、橢圓形變截面鋼-混凝土組合結構主塔、新型GT斜拉索錨固體系施工工藝等3個模塊。通過對復雜施工工藝的模擬演練，使作業(yè)人員能夠清晰直觀了解關鍵工序和技術操作要點，確保按設計精準施工。鋼混結合段施工索塔吊裝施工斜拉索施工轉體系統(tǒng)施工取得效益及成果創(chuàng)造效益所獲成果04章節(jié)PART通過BIM建模及BIM審圖，梳理橋梁構件問題51處，生成碰撞檢查報告22份，找回鋼筋76噸圖紙審核效率增加30%，協(xié)調(diào)聯(lián)絡時間減少20%，碰撞檢測