【BIM案例】世界上最大跨度的钢筋混凝土拱桥

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一、项目概况:北盘江大桥是沪昆高铁贵州西段的控制性工程,为上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥，大桥以一跨形式跨北盘江而过，距江面高约300米，全长721．25米，其中主桥445米的跨度在世界同类型铁路拱桥中跨度是最大的。大桥创下了贵州高铁桥梁建设的两项纪录：世界钢筋混凝土拱桥最大跨度桥梁，中国高铁铁路桥最大跨度桥梁。大桥建成后实现了“五大突破”，即钢筋混凝土拱桥最大跨径、高速铁路桥最大跨度、大跨度桥梁无砟轨道铺设技术、大跨度混凝土拱桥工法和大跨度桥梁刚度控制工艺。

使用BIM原因：

特大桥结构复杂、工程规模大、施工步骤特别多、控制难度大、控制因素多。因此需要采用BIM技术为大桥设计、施工、应力和线形监控、建设管理、运营维护提供有效、直观的信息服务。

二、BIM实施情况

1.特大桥结构复杂、工程规模大、施工步骤特别多、控制难度大、控制因素多。因此需要采用BIM技术为大桥设计、施工、应力和线形监控、建设管理、运营维护提供有效、直观的信息服务。

材料投入	全桥 混凝土	普通 钢筋	钢材	施工 阶段	概算造价
数量	13.53万方	10150t	6110t	211个	4.46亿RMB

北盘江特大桥是中国铁路重点桥梁工程之一，其融汇了中国桥梁建设中拱桥、斜拉桥、连续梁桥等桥型的特点。大桥在结构形式、跨度、构造和施工工艺等方面均有较大创新，许多工程指标达到国内领先和世界先进水平。整个大桥耗费钢材4万多吨，桥拱基座爆破土方44万多方，共浇注混凝土17万立方米。如果将这些混凝土修筑成横截面一平方米见方的挡墙，将长达170公里，可从大桥一直延伸到贵阳。

2.BIM实施目标

利用三维参变支持工程建立复杂空间关系的桥梁模型

实现地形、地质和桥梁信息模型的有机结合

BIM在桥梁全生命周期的应用

培养团队、积累经验

制定铁路桥梁BIM标准

3.组织架构

3.三维模型参数化建模

1）地质建模

通过CATIA逆向工程建立三维信息地质模型，以爆炸视图的方式表现地质构造。地质模型：2）拱圈劲性骨架模型采用3DVIA Composer展示轻量化的劲性骨架节段模型，采用DIGGER的X射线功能再现骨架内部的详细构造。骨架结构模型：

3）模板与支撑

采用骨架式建模思想，建立全桥模型的骨架，通过模板实例化实现构件在三维空间的定位；

利用CATIA强大的三维参变功能，实现构件的变形设计；

通过知识工程模板的黑盒功能保护设计者的知识产权。

4）桥梁模型

拱圈拱轴线为悬链线（双曲余弦函数），拱轴系数m=1.6。拱圈为单箱三室、等高、变宽的钢筋混凝土箱，拱圈高度9.0m，拱顶315m段为18m等宽，拱脚65m段为18～28m变宽，拱圈变宽由边室宽度变化实现。桥梁模型：

5）桥面系构造

全桥为无砟轨道，桥面两侧安装了新型的挡风栏杆（采用钣金技术建模）。桥面结构

6.轨道结构

采用爆炸视图再现轨道复杂结构。

4.BIM在设计中的应用

1）二维出图、工程量统计

构建与三维模型相关联的二维工程图模板，实现快速生成二维工程图。采用BOM表功能快速统计节段劲性骨架工程量。

2）碰撞检查

通过碰撞检查功能，可以检测构件的接触和碰撞问题，从而实现结构的数字化预拼装。

3）地形图插件

研究了地形等高线加密算法，基于AutoCAD编制了等高线加密插件，针对CATIA开发了接口，实现了AutoCAD与CATIA的数据交换。

4）桥梁实体分析

利用CATIA的分析模块，实现CAD与CAE的一体化。此处以交接墩为例，进行了背索的优化分析，计算结果表明根部背索可以优化。

分析模型：

5）设计族库管理

通过建立企业桥梁设计库，实现了设计知识的记录、封装和积累，可以有效地保护企业知识产权。用户可以随时从设计库中选取需要的模板进行实例化，从而极大地提高了设计效率。利用ENOVIA VPM协同设计系统的产品数据管理功能（PDM），可以实现设计模型、二维图纸和各种文档的统一管理。

5.BIM在施工中的应用

BIM在施工中应用内容主要包括：龙门吊拼装、吊装辅助定位、施工工序优化。施工工序模拟：

6.BIM在运维中的应用

建立基于浏览器及服务器的架构方式（B/S: Broser/Server）建立远程访问控制系统，将轻量化的BIM模型、实时视频、文档资料集成并储蓄至服务器端，用户可通过移动设备实现移动办公（数据查询、管理）。实现以下目的：通过建立轻量化的设计模型和数据信息库，使用基于3DVIA Composer的信息查询系统，可以查看每个模型关联的CAD图纸、设计施工材料、预计工程量等设计数据，方便快捷的获得设计文档及关联数据。

四、BIM综合效益

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