CN110820580B - 一种基于bim技术的桥梁转体施工三维线形控制技术 - Google Patents
一种基于bim技术的桥梁转体施工三维线形控制技术 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,整体流程包括:通过BIM软件建立桥梁三维空间模型;转体施工前,计算主梁、桥墩、上下转盘共九个控制点的三维空间坐标;解除上下转盘临时锁定,将T构顺时针方向小角度转体施工;提取转体主梁和下部结构的预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值;计算小角度转体到位后主桥控制点坐标;输入小角度转体后主桥各控制点的三维空间坐标实测值;计算考虑转体施工误差的三维坐标转换矩阵;通过转体纠偏设备将主梁、桥墩、上下转盘平面、立面三维纠偏至合理范围。本发明采用BIM技术指导三维纠偏措施对转体主梁及下部结构进行平面、立面及扭转进行误差调整,提高了转体施工效率并大幅减小了施工误差。
Description
技术领域
本发明涉及交通基础建设桥梁辅助设计及转体施工技术领域,具体为一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术。
背景技术
当公路、城市道路、轨道交通平面上相互交叉,为了不影响所跨越道路的正常运营,平面转体施工是较为先进的施工方案之一;即先在所跨线两侧施工完成主体结构,之后通过转体施工至设计位置。
然而桥梁转体施工具有科技含量大、精度要求高、施工难度大等特点,往往导致施工误差大;施工误差较大和线形难以控制是现阶段转体施工亟待解决的问题;此外,转体施工线形控制还存在以下不足之处:1.只能实现主梁转体施工控制,而未能实现设计、制造、转体控制一体化;2.未设置测量数据及线性误差的判断和报警机制,难以对现场测量的人为误差做出判断和控制。
BIM(Building Information Model)以三维信息技术为基础,集成了工程项目各种相关信息的工程数据模型,可对工程前期规划、设计、施工直至后期运营全寿命周期进行支持;虽然民用建筑方面BIM技术应用已经有了一定的规模,但在结构空间异型复杂的桥梁方面却应用非常有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,包括以下步骤:
S1.提取主梁桥面及下部结构中心线特征点三维整体空间坐标;
S2.基于主梁桥面及下部结构中心线特征点的三维整体空间坐标,采用BIM软件生成桥面及下部结构中心线和特征点处后主梁、桥墩、上转盘和下转盘的截面形状;
S3.根据桥面及下部结构中心线和特征点处后主梁及下部结构的截面形状生成完整的BIM桥梁三维模型;
S4.根据转体施工桥址环境、场地规模、跨度布置等施工因素,确定转体节段的长度,转体球铰的选型;
S5.桥墩及基础施工,上转盘和下转盘施工并安装转体***;
S6.临时锁定上转盘和下转盘,浇筑主梁转体施工段,张拉各节段预应力钢束;
S7.计算转体前主梁、桥墩、上转盘、下转盘共计九个控制点的三维整体空间坐标;
S8.输出转体前主梁、桥墩、上转盘、下转盘截面控制点坐标及其几何尺寸;
S9.解除上转盘、下转盘临时锁定,将T构顺时针方向转体施工5度;
S10.提取主桥转体施工5度后主梁节段的预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值,下部结构的平面偏位值和轴向压缩值;
S11.计算已转体施工5度后主桥几何线形考虑预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值后的控制点坐标;
S12.输入已转体施工5度后主桥各控制点的三维空间坐标实测值;
S13.计算转体后主梁、桥墩、上转盘、下转盘转体施工误差;
S14.计算考虑转体施工误差的三维坐标转换矩阵;
S15.判断转体后主梁、桥墩、上转盘、下转盘是否偏移、扭转,检查并提醒输入数据是否有误,转体施工误差是否过大;
S16.通过转体纠偏设备将转体后主梁、桥墩、上转盘、下转盘平面、立面三维纠偏至合理范围;
S17.循环步骤S7-S17,将T构顺时针方向按照5度分次转体至设计位置,最终封固转体***上转盘和下转盘;
S18.现浇施工边跨合拢段,拆除支架,桥面系施工至成桥。
其中,所述转体***是由下转盘、转体球铰支座、上转盘和转动牵引***组成。
其中,所述下转盘包括环形滑道和转体拽拉千斤顶反力座。
其中,所述上转盘包括撑脚,所述撑脚为转体时支撑转体结构平稳的保险腿,所述撑脚下方设置有环形滑道,所述转体转动时所述撑脚可在所述环形滑道内滑动。
其中,所述主梁节段三个控制点分别指梁面中心线与节段分界线的交点b、节段分界线上距离点b固定距离的点a和点c;所述桥墩两个控制点分别指桥墩中部两侧节点d和节点e;所述上转盘两个控制点分别指上转盘顶部两侧节点f和节点g;所述下转盘两个控制点分别指下转盘顶部两侧节点h和节点i。
其中,所述转体角速度w≤0.02rad/min,所述主梁端部水平线速度v≤1.2m/min。
其中,所述下转盘底部设置有桩柱,所述桩柱均匀的设置在所述下转盘底部,所述下转盘通过所述桩柱支撑。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明先通过采用BIM技术自动化建立桥梁BIM三维空间模型,提高设计效率,且为后期桥梁施工和运维管理提供模型支持。
2、本发明基于BIM技术的三维线形控制技术,降低了转体施工中主梁及下部结构平面线形和立面线形分开控制所造成的施工误差;指导三维纠偏措施对转体主梁及下部结构进行平面、立面及扭转进行误差调整,提高转体施工效率;设置测量数据及线性误差报警功能,避免人为误差对顶推施工质量造成不利影响。
附图说明
图1为本发明整体流程图;
图2为本发明BIM软件生成的桥面及下部结构中心线及特征点示意图;
图3为本发明桥主梁、桥墩、上下转盘截面的九个控制点示意图;
图4为本发明主桥转体施工前和施工后的桥型平面示意图;
图5为本发明主桥转体施工后的桥型立面示意图;
图6为本发明主桥转体***组成示意图;
图7为本发明软件设计架构图。
图1-7中:1-结构中心线特征点;2-转体前主梁;3-转体后主梁;4-桥墩;5-上转盘;6-下转盘;7-转体球铰支座;8-转动牵引***;9-转体拽拉千斤顶反力座;10-环形滑道;11-撑脚;12-桩柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例,请参阅图1-7,本发明提供一种技术方案:一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,包括以下步骤:
S1.提取转体前主梁2桥面及下部结构中心线特征点1三维整体空间坐标:根据设计资料,设定三维空间坐标系原点,提取转体前主梁2桥面中心线按照顶、底板及腹板厚度变化点,支座支撑点等特征点处三维整体空间坐标,桥墩4、上转盘5及下转盘6特征点处三维整体空间坐标,并写入图表处理软件,如微软的Office Excel软件。
S2.基于转体前主梁2桥面及下部结构中心线特征点1的三维整体空间坐标,采用BIM软件生成桥面及下部结构中心线和特征点处转体前主梁2、桥墩4、上转盘5和下转盘的截面形状:基于微软Visual Studio平台,根据REVIT语法规则采用C#语言进行编程,读取步骤一中特征点三维整体空间坐标数据,自动生成桥面及下部结构中心线(如图2所示);根据特征点的相对坐标进而确定转体前主梁2、桥墩4、上转盘5和下转盘6的截面形状。
S3.根据桥面及下部结构中心线特征点处转体前主梁2及下部结构的截面形状生成完整的BIM桥梁三维模型:根据步骤2生成的桥面及下部结构中心线和特征点处转体前主梁2及下部结构的截面形状,基于微软Visual Studio平台采用C#语言编程执行REVIT中放样融合命令,逐步形成完整的BIM桥梁三维模型,检查模型,确保和设计要求保持一致。
S4.根据转体施工桥址环境、场地规模、跨度布置等施工因素,确定转体节段的长度,转体球铰的选型:根据转体施工桥址环境、场地规模、跨度布置等施工因素,确定转体节段的长度,转体球铰支座7的选型;转动体系核心是转体球铰支座7,根据转体结构的总重量选择转体球铰支座7型号;转体球铰支座7是转体施工的关键结构,制作及安装精度要求很高,必须精心制作,精心安装。
S5.桥墩4及基础施工,上转盘5和下转盘6施工并安装转体***:拆改与基础相干扰的各种管线,贯通、自闭电源线、电缆,桥墩4及基础施工,上转盘5和下转盘6施工并安装转体***(如图6所示)转体结构由转体下转盘6、转体球铰支座7、上转盘5、转动牵引***8组成,下转盘6包括转体球铰支座7、环形滑道10及转体拽拉千斤顶反力座9;,上转盘5包括撑脚11,撑脚11为转体时支撑转体结构平稳的保险腿,在撑脚11的下方设有环形滑道10,转体时保险撑脚11可在环形滑道10内滑动,以保持转体结构的平稳。
S6.临时锁定上转盘5和下转盘6,浇筑后主梁3转体施工段,张拉各节段预应力钢束:临时锁定上转盘5和下转盘6,浇筑后主梁3转体施工段,转体施工段长度为2L1,待每节段混凝土弹模达到95%以上,混凝土强度达到100%及且混凝土龄期不小于7d后,方可张拉各节段预应力钢束。
S7.计算转体前主梁2、桥墩4、上转盘5、下转盘6共计九个控制点的三维整体空间坐标:计算转体前主梁2、桥墩4、上转盘5、下转盘6共计九个控制点的三维整体空间坐标(如图3所示);前主梁2节段三个控制点分别指梁面中心线与节段分界线的交点b、节段分界线上距离点b固定距离的点a和点c;桥墩4两个控制点分别指桥墩中部两侧节点d和节点e;上转盘5两个控制点分别指上转盘5顶部两侧节点f和节点g;下转盘6两个控制点分别指下转盘6顶部两侧节点h和节点i。
S8.输出转体前主梁2、桥墩4、上转盘5、下转盘6截面控制点坐标及其几何尺寸。
S9.解除上转盘5、下转盘6临时锁定,将T构顺时针方向转体施工5度:进行T构转体前称重和配重,解除上转盘5、下转盘6临时锁定,将T构顺时针方向转体施工5度(如图4和图5所示);转体施工要求T构在特定的时间内,按照转体角速度w≤0.02rad/min,主梁端部水平线速度v≤1.2m/min进行转体施工控制,确保转体过程平稳安全。
S10.提取主桥转体施工5度后主梁节段的预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值,下部结构的平面偏位值和轴向压缩值。
S11.计算已转体施工5度后主桥几何线形考虑预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值后的控制点坐标。
S12.输入已转体施工5度后主桥各控制点的三维空间坐标实测值。
S13.计算转体后主梁3、桥墩4、上转盘5、下转盘6转体施工误差。
S14.计算考虑转体施工误差的三维坐标转换矩阵。
S15.判断转体后主梁3、桥墩4、上转盘5、下转盘6是否偏移、扭转,检查并提醒输入数据是否有误,转体施工误差是否过大。
S16.通过转体纠偏设备将转体后主梁3、桥墩4、上转盘5、下转盘6平面、立面三维纠偏至合理范围。
S17.循环步骤S7-S17,将T构顺时针方向按照5度分次转体至设计位置,最终封固转体***上转盘5和下转盘6。
S18.现浇施工边跨合拢段,拆除支架,桥面系施工至成桥。
其中,所述下转盘6底部设置有桩柱12,所述桩柱12均匀的设置在所述下转盘6底部,所述下转盘6通过所述桩柱12支撑。
其中,本实施例采用WEB开发中标准三层软件体系架构(如图7所示),由表现层、应用服务层和数据层构成,具有逻辑连接物理分离、数据唯一可分享和可设置访问权限的特点。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,其特征在于,包括以下步骤:
S1.提取后主梁桥面及下部结构中心线特征点三维整体空间坐标;
S2.基于后主梁桥面及下部结构中心线特征点的三维整体空间坐标,采用BIM软件生成桥面及下部结构中心线和特征点处后主梁、桥墩、上转盘和下转盘的截面形状;
S3.根据桥面及下部结构中心线和特征点处后主梁及下部结构的截面形状生成完整的BIM桥梁三维模型;
S4.根据转体施工桥址环境、场地规模、跨度布置施工因素,确定转体节段的长度,转体球铰的选型;
S5.桥墩及基础施工,上转盘和下转盘施工并安装转体***;
S6.临时锁定上转盘和下转盘,浇筑主梁转体施工段,张拉各节段预应力钢束;
S7.计算转体前主梁、桥墩、上转盘、下转盘共计九个控制点的三维整体空间坐标,前主梁节段三个控制点分别指梁面中心线与节段分界线的交点b、节段分界线上距离点b固定距离的点a和点c;桥墩两个控制点分别指桥墩中部两侧节点d和节点e;上转盘两个控制点分别指上转盘顶部两侧节点f和节点g;下转盘两个控制点分别指下转盘顶部两侧节点h和节点i;
S8.输出转体前主梁、桥墩、上转盘、下转盘截面控制点坐标及其几何尺寸;
S9.解除上转盘、下转盘临时锁定,将T构顺时针方向转体施工5度;
S10.提取主桥转体施工5度后主梁节段的预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值,下部结构的平面偏位值和轴向压缩值;
S11.在主桥转体施工5度后,计算主桥预拱度值、平面偏位值和轴向压缩值的控制点坐标;
S12.输入已转体施工5度后主桥各控制点的三维空间坐标实测值;
S13.计算后主梁、桥墩、上转盘、下转盘转体施工误差;
S14.计算考虑转体施工误差的三维坐标转换矩阵;
S15.判断后主梁、桥墩、上转盘、下转盘是否偏移、扭转,检查并提醒输入数据是否有误,转体施工误差是否过大;
S16.通过转体纠偏设备将后主梁、桥墩、上转盘、下转盘平面、立面三维纠偏至合理范围;
S17.循环步骤S7-S16,将T构顺时针方向按照5度分次转体至设计位置,最终封固转体***上转盘和下转盘;
S18.现浇施工边跨合拢段,拆除支架,桥面系施工至成桥。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,其特征在于:所述转体***是由下转盘、转体球铰支座、上转盘和转动牵引***组成。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,其特征在于:所述下转盘包括环形滑道和转体拽拉千斤顶反力座。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,其特征在于:所述上转盘包括撑脚,所述撑脚为转体时支撑转体结构平稳的保险腿,所述撑脚下方设置有环形滑道,所述转体转动时所述撑脚可在所述环形滑道内滑动。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,其特征在于:所述转体角速度w≤0.02rad/min,所述主梁端部水平线速度v≤1.2m/min。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁转体施工三维线形控制技术,其特征在于:所述下转盘底部设置有桩柱,所述桩柱均匀的设置在所述下转盘底部,所述下转盘通过所述桩柱支撑。
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