中建八局西南公司 成都 610041
摘要：随着我国桥梁行业的不断发展，钢管柱式、盘扣式等支架作为现浇支架运用越来越广泛，本文以某特大桥项目主梁为工程实例，主梁0#块施工采用架体落地式支架+盘扣式支架相结合的形式作为0#块承重平台，并考虑施工过程中可能与施工塔吊和塔柱爬模的空间冲突影响。在设计阶段通过BIM技术进行空间模拟，避开塔吊的安装位置和空间冲突，不仅减少了支架搭设过程中对塔吊保护的工序，节约相关成本，还做到了支架不影响塔吊的独立性，充分保证施工塔吊的安全性。通过BIM进行施工模拟确定可行的施工方案。本文针对BIM技术在桥梁0#块支架设计中的应用进行介绍和讨论，为以后同类情况的桥梁0#块支架设计提供参考和指导。
关键词：BIM技术 0#块 支架设计
0 引言
钢管桩型钢支架和盘扣支架均是常用的一种承重支撑结构，施工具有机械化、快速化、施工简单等特点，具有造价低、强度大、可循环利用等优点，在市政公用工程、桥梁建设等工程领域中得到广泛应用。然而由于空间中与各种施工机械和体系的交叉，不光要考虑支架自身的承重安全可靠性，还要考虑空间的可行性、施工机械和体系所带来的影响，从自身和外来因素两方面充分考虑支架体系的安全性。
本文结合某特大桥项目介绍BIM技术在0#块支架设计中的应用。BIM技术在0#块支架设计中的应用拟在设计阶段解决空间冲突和影响，提高安全性，且缩短施工工期，同时节约施工成本。
1 工程概况
本项目位于成都市金堂县淮口镇沱江九龙滩电站下游约270m，主桥采用（120+155）m独塔双索面预应力钢筋混凝土斜拉桥跨越沱江，主墩位于沱江河道内，主桥桥面宽33m。
0#块长24m，截面为双边肋型断面π型结构，设计为塔梁固结形式，梁顶桥面宽由主塔横梁位置的37m线性渐变至标准梁宽33.0m，边肋外侧设置7.5m悬臂，悬臂通过横隔板加劲。主塔横梁与塔柱相交位置设横向过人孔，与塔柱内竖向过人孔衔接。0#块BIM模型如图1，0#块和塔柱模型如图2-1。
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图1 0#块构造示意图
2 BIM建模
通过REVIT软件族——公制结构框架-梁和支撑的拉伸、融合、旋转、放样、放样融合和空心形状方式，将主梁、支架、爬模等结构进行分解建族，族导入项目中进行定位组合完成相关建模工作。0#块BIM模型见图2。
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图2 0#块立面构造示意图
3 支架构造设计
3.1 支架型式拟定
本斜拉桥主梁0#块宽33～37m，长24m，梁体混凝土方量1027m3，设为塔梁固结型式，包含双肋板、横隔板、单箱单室横梁，构件截面复杂、尺寸变化较大；梁底距承台顶27m，承台34×19m，具备落地式支架安装条件。综合分析，0#块现浇支架采用落地式支架+盘扣式支架形式。
3.2 支架构造
现浇支架自上而下布置为木模板系统、盘扣式支架、小纵梁/挂篮主纵梁（仅部分实心腹板下）、分配梁、钢管桩（支撑于承台上）、联结系/扶臂等。
1）木模板系统
模板采用5层15mm厚覆面竹胶合板；小楞采用50×100mm方木（100mm为高度方向），沿横桥向布置根据梁体均布重量布设15cm、30cm/道（均为中心距）。大楞采用100×100mm方木，沿顺桥向布置，间距同脚手架立杆横距。
2）盘扣式支架
盘扣式支架立杆采用φ48×3.5mm钢管。
在0#块纵、横桥向的布置根据载荷分布间距设置为30/60/90cm，碗扣架立杆的步距为90/120cm。碗扣架在横桥向和顺桥向均设置竖向剪刀撑，竖向剪刀撑按4～5m一道设置。
3）小纵梁
小纵梁采用I32b工字钢，纵桥向布置在分配梁梁上，间距同盘扣式支架立杆横桥向间距。
4）分配梁
分配梁采用2工56b型钢，沿横桥向布置，通过加劲板与钢管桩顶面焊接固定。
5）钢管桩
钢管桩采用φ630×10mm、φ800×10mm两种类型钢管，底部与承台预埋件焊接。
6）联结系
联结系弦杆采用2[20型钢对扣焊接，腹杆采用2[16型钢对扣焊接，通过节点板与钢管柱焊接。
0#块支架布置见图3：
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图3 0#块现浇支架布置图
4.BIM技术在0#块支架设计中的应用
4.1BIM技术解决支架与塔柱之间的空间冲突问题
通过BIM模型创建及空间位置模拟，将塔柱间的8根支架管桩布置于塔柱底座顶上，不仅节约管桩材料，节约施工成本，且缩短管桩自由高度，大大增强支架的稳定性；将塔柱位置的支架管桩由塔柱代替，连接系通过塔柱预埋件连至塔柱上，不仅减少管桩及连接系材料的使用数量，降低施工成本；且支架管桩水平连接系连接于塔柱上，将支架整体固定于塔柱上，与塔柱固定体系连接为一个整体，大大增强支架的整体稳定性。支架与塔柱之间的空间关系见图4。
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图4 支架与塔柱之间的空间关系
4.2 BIM技术解决支架与钢栈桥之间的空间冲突问题
通过BIM建模和三维空间模拟，确定支架与钢栈桥的空间相对位置，并通过BIM空间碰撞，确保支架与钢栈桥为两个独立的结构体系，既保证了栈桥的施工机械作业空间，又避免由于施工机械造成栈桥晃动而影响支架的整体稳定性，极大的提高了支架的安全系数。支架与钢栈桥空间碰撞结果如图5。
4.3 BIM技术解决支架与塔吊之间的空间冲突问题
通过BIM建模和三维空间模拟，确定支架与塔吊的空间相对位置，并通过BIM空间碰撞，确保支架与塔吊为两个相互独立体系，避免在支架和塔吊支间增设限位措施。节约工期的同时也节约了相关的措施费用，降低施工成本，更避免了塔吊和支架的相互影响，保证支架的施工安全性。
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图5 支架与钢栈桥空间碰撞结果图
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图6 碰撞检测结果示意图
4.4 BIM技术解决支架与爬模之间的空间冲突问题
通过BIM建模和三维空间模拟，分析支架与塔柱爬模之间的空间位置，模型显示爬模与支架在三维空间里存在不可避免的冲突关系，这就需要在施工方案和工序上面进行综合考虑，下塔柱施工完成后，再进行支架的搭设工作，保证施工的可行性，更能提前做好相关施工组织，保证相关资源利用的合理性和高效性。
4.5 施工方法简述
通过BIM建模、空间碰撞确定结构之间的空间关系，并通过BIM 4D虚拟施工，确定按如下施工方案和施工工序进行施工：
在主墩承台施工时，在顶面埋设柱底预埋件，下塔柱施工完成后，依次从塔柱底座中心至承台外侧拼装钢管柱及联结系，柱顶摆放横向分配梁，安装纵向分配梁，支架验收合格后进行支架载荷试验，搭设承重盘扣式架，利用塔吊及汽车吊配合在支架上进行模板、钢筋、预应力束安装作业，检查合格后进行0#块混凝土浇筑、预应力施工。拆除盘扣式脚手架降低支架标高，管桩支架作为牵索挂篮底模平台拼装平台，进行挂篮拼装，待挂篮底模平台前移后拆除支架。
5结语
本项目在特大桥主梁0#块支架设计中应用BIM技术，成功地完成了支架设计工作，不仅顺利解决了支架的空间布置问题，还有效保障了各施工机械、设备和相关设施的安全，同时还减少了相关设备的保护措施费用，降低了施工成本，为以后同类情况的桥梁支架设计提供参考和指导。
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