创造数字化桥梁建造新纪录虚拟技术助力天堑变通途

2020-01-02 19:14:37

12月27日，中国建设工程BIM技术应用成果经验交流会在深圳召开，由我集团依托大瑞铁路怒江四线特大桥工程，完成的《大跨度钢桁架桥BIM技术应用》获第四届建设工程BIM大赛综合组一等奖，科技管理部部长、BIM中心主任黄欣应邀在会上作经验交流。这是股份公司工程局板块、也是集团公司首次获得建设工程BIM大赛一等奖。12月30日，怒江特大桥主桥全部建成，创造集团数字化桥梁建造的新纪录。

中国建设工程BIM大赛与中国建设工程鲁班奖(国家优质工程)均由中国建筑业协会评审实施，是目前国内认可度最高的BIM赛事。本届建设工程BIM大赛共评选出综合一等奖60项、二等奖105项、三等奖288项，单项一等奖27项、二等奖51项、三等奖122项，集团公司揽获一等奖1项、二等奖1项、三等奖2项。

大瑞铁路怒江特大桥，是目前世界上最大跨度的铁路拱桥。大桥位于云南省保山市，就在著名的松山会战遗址脚下，桥位两侧山势陡峭。桥梁全长1024m，桥面最高处距江面约230m，主桥采用490m上承式提篮拱。

拱圈采用罕见的四片桁结构，内倾3.6578°、重达27,000t，由73万颗高强螺栓将926根不同规格、形状、单根重量近100t的钢杆件，在230m的空中，像搭积木一样悬臂、拼装、组合，每根杆件对位的精度误差不超过2mm。既需要解决艰险峡谷地形特大桥梁施工所面临的一切难题，还需攻克因新结构、高精度带来的重重技术难关。

怒江特大桥充分利用BIM技术可视化、参数化、模拟性、优化性特征，将BIM应用贯穿场地布置、施工组织设计、施工方案编制、施工工艺交底等技术管理所有环节。首次在国内铁路桥梁领域实现建造阶段BIM技术全方位、全过程、全覆盖。

基于BIM的虚拟建造通过BIM模型将吊装施工全程映射成虚拟环境，通过对模拟操作实现对施工过程的观察、跟踪、控制和引导，结合专家意见，最终达到验证、调整、优化施工方案的目的。

经过模拟，拱圈吊装确定“先内后外、先下后上”的原则，优化吊装组合，单个标准段吊装11次、较散件吊主拱圈施工共减少吊装次数156次、节约工期78天。

基于怒江特大桥形成钢桁架桥施工阶段BIM模型精度、命名标准，模型库、工艺库，将高新技术融合进全寿命周期应用，且应用于同类桥梁。

基于激光点云逆向建模与BIM模型比对，提高质检效率、精度;采用逆向模型进行虚拟拼装，消除累积误差，减少人工预拼工作量。

模拟真实场景的高空作业，充分优化工作空间，保证人员安全、易操作。

BIM模型与力学模型融合，模拟杆件吊装过程中遭遇突发场风时，杆件运动轨迹影响和碰撞干涉情况，在BIM模型中实现施工过程与结构变形、内力变化同步模拟，提供安全风险分析和应急预案参考。

为钢结构智能加工全过程提供加工模型、机器人操作场景，形成三维可视化施工数据档案、工艺。

集团公司依托怒江特大桥形成BIM项目全套组织模式，包括资源配置、人才培养、过程引导、目标达成、成果输出等，试点在综合管廊、山岭隧道、轨道交通、市政道路、公民用建筑全面铺开。

2022年北京冬奥延庆管廊项目荣获天津市建协BIM大赛一等奖、中国建设工程BIM大赛单项二等奖

该工程是国内首个山岭隧道管廊项目、北京区域首个TBM项目，也是集团公司首个自主实施的BIM项目。集团公司运用BIM技术在绿色场地布置，施工组织管理，方案、工艺的可视化交底等方面进行了基础性的落地应用，并首次将BIM技术与TBM施工进行结合，后续将在广州北江引水工程持续研究，为BIM+TBM融合做技术和经验储备。

集团公司依托长大山岭隧道项目，荣获天津市建协BIM大赛一等奖、中国建设工程BIM大赛单项三等奖

基于BIM模型,构建机械配套、施工方法、工程进度、地质围岩可视化模式，将“数字工厂”融入大断面隧道机械化施工施工，研究隧道机械化流水步距、流水节拍的模拟和优化，探索施工风险动态模拟、超欠挖统计分析。

北京地铁19号线一期05标段项目，荣获天津市建协BIM大赛二等奖、中国建设工程BIM大赛单项三等奖

依托昆明轨道交通6号线开展首个轨道交通BIM试点，摸索小体量项目BIM综合应用及轨道交通BIM应用点，其后在北京地铁19号线等项目持续开展研究。

集团公司BIM中心成立以来，坚持人才战略，以打造集团BIM人才 “骨架”、实现“血液循环”为目标，建立欧特克、达索、本特利认证讲师团队，举办基础操作、场地布置、施组模拟和施工工艺模拟专项培训共15期，全集团496人次受训，自主培养39人入选集团BIM人才库。

围绕集团公司发展战略，BIM中心秉承“统筹规划、试点先行，以点带面、复制推广”的原则，将BIM技术应用划分为技术解决方案、技术体系建设、平台建设、全寿命周期应用、智能建造5个方面、23个课题，采用“课题制”形式依托试点项目研发、试点、推广。

通过对集团主流BIM软硬件设施实行统筹统管，充分利用现有资源、有效控制投入，完成了ABD平台体系建设;BIM技术体系建设、业务流程规范也已见成效。在数字建造领域申报专利67项、授权46项，组织天津市、股份公司、集团公司课题4项。下一步，将尝试推动BIM技术与项目管理的融合，布局数字城市等前沿领域，助力塑造“数字建造”新品牌。