BIM技术在沪通长江大桥中的应用.pptx

1、BIM技术在沪通长江大桥中的应用中铁大桥勘测设计院集团有限公司 2019年05月3BIM技术应用BIM技术在沪通长江大桥中的应用BIM组织与 应用环境124工程概况结语.中铁大桥勘测设计院集团有限公司成立于1950年。.建院以来，共勘测设计了公路、铁路、市政等大型、特大型桥 梁1000余座，其中长江大桥60余座、黄河大桥30余座、跨海大 桥30余座，工程项目遍布全国各地及世界十余个国家与地区。.先后培养了3名中国工程院院士、6名全国设计大师、30名国家 级专家、2名省级勘察设计大师。1.1 单位简介万里长江第一桥 武汉长江大桥（1957）1.2 六座里程碑中国自主设计建造 南京长江大桥（196

2、9）1.2 六座里程碑九江长江大桥（1993）1.2 六座里程碑中国第一座公铁两用斜拉桥 芜湖长江大桥（2000）1.2 六座里程碑乔治理查德森大奖 南京大胜关长江大桥（2011）1.2 六座里程碑三索面三主桁斜拉桥 武汉天兴洲长江大桥（2009）国家科技进步一等奖1.2 六座里程碑1.3 工程概况沪通长江大桥.沪通铁路的控制性工程；.位于江阴长江大桥下游45km，苏通长江大桥上游40km；.4线铁路和6车道高速公路合建；.双层桥面钢桁梁；.是继武汉长江大桥、南京长江大 桥之后又一座具有跨时代意义的 公铁两用跨江大桥。南通苏通桥张家港上海江阴桥沪通长江大桥通苏嘉城际长1.3 工程概况沪通长江大

3、桥全长11.072km，包括主航道桥，专用航道桥，非通航孔桥及南北引桥。桥型：斜拉桥跨度：主跨1092m，世界第一公铁两用斜拉桥塔高：325m施工：28m大节段钢桁梁整体拼装用钢量：13万吨桥型：钢桁拱桥跨度：主跨336m，世界第一公铁两用刚性梁柔性拱桥施工：先梁后拱用钢量：3.24万吨主 航 道 桥 专 用 航 道 桥1.3 工程概况非 通 航 孔 桥25万吨沪通长江大桥全桥用钢量桥型：简支钢桁梁跨度：112m，共26孔施工：杆件拼装用钢量：0.34万吨新结构.三索面三主桁箱桁组合结构；.自重轻，刚度大、受力明确，行车性能优越；.体现了世界钢桥结构发展方向；1.3 工程概况钢结构特点2000

4、MPa斜拉索钢结构特点新材料Q500qE钢材Q500qE钢材及2000MPa斜拉索均是首次在行业内使用。1.3 工程概况1.3 工程概况钢结构特点新工艺28m整节段施工.全焊接技术整体制造；.大吨位航运、架设；.工厂化、装配化；中国铁路总公司 BIM试点工程2014年8月，中国铁路总公司确定开展BIM工作试点工程，共15个项目，沪通长江 大桥为3个桥梁试点项目之一。1.3 工程概况3BIM技术应用BIM技术在沪通长江大桥中的应用BIM组织与 应用环境2421工程概况结语建设单位提出应用需求BIM模型深化BIM技术交底中铁大桥勘测设计院设计单位BIM标准制定BIM模型建立设计方案优化钢梁制造单位

5、BIM模型深化物联网技术虚拟拼装咨询单位BIM模型审核模型轻量化管理系统搭建中国铁路总公司工程管理中心 （沪通长江大桥建设指挥部）业主单位团队管理项目整体规划中铁山桥集团有限公司中国铁道科学研究院中交第二航务工 程局有限公司中铁大桥局集 团有限公司2.1 团队组织设计阶段设计方案优化构件库分析计算二维出图工程量统计基础研究软件环境标准制定需求调研信息整合EBS和IFD编码模型建立模型分解协同工作钢结构混凝土结构精细化建模施工阶段模型轻量化可视化交底进度管理 物联网任务推送运维阶段基于BIM模型的健康监测管理系统2.2 项目规划BACBIM管理系统自主研发模型整合Autodesk Naviswo

6、rks主体结构TeklaStructures2.3 软件环境CPU:I74800M;显卡：NVIDIA Quadro K1100M；内存：32G；硬盘：512G HDD。数量：10台。服务器CPU:2xInter Xeon E52680 v3;显卡：NVIDIA K6000；内存：512G；硬盘：512G 固态硬盘。数量：2台。备用服务器CPU:1xInter Xeon E52690 V2;显卡：NVIDIA K6000；内存：64G；硬盘：8x900G 硬盘。数量：1台。2.5 硬件环境移动工作站一期工作2014.032015.122014.08铁路总公司 BIM试点项目2015.07BIM

7、管理系统上线2.6 BIM工作开展2014.11成立BIM团队2014.12BIM标准制定2015.03BIM建模完成2014.03开工建设2.6 BIM工作开展二期工作2016.012017.122017.06BIM管理系统升级2016.01钢梁设计制造一体化2017.01钢梁BIM交付标准2016.05焊缝过程控制2016.10 虚拟拼装3 BIM技术应用BIM技术在沪通长江大桥中的应用BIM组织与 应用环境421工程概况结语对沪通长江大桥BIM建模细节进行规定，包括建模流程、软件选择、坐标系、配色、螺栓细节、钢筋细节、非几何信息等。对沪通长江大桥BIM应用进行总体规划，从团队建设，模型建

8、立，BIM应用进 行全方位把控。并于2014年11月通过中国铁路总公司组织的专家评审。沪通长江大桥BIM技术研究总体方案沪通长江大桥 BIM建模标准3.1 项目级标准编制对于BIM模型交付过程和交付物进行了规定，包括对象和参数的命名、模型精 细度、信息粒度、数据状态标识和数据传递。对BIM技术在正向设计中的应用进行了规定，包括构件的层级关系、构件连接 细节设计、BIM二维出图等。沪通长江大桥BIM设计应用指南沪通长江大桥钢梁BIM交付标准3.1 项目级标准编制根据中国铁路BIM联盟发布的铁路工程信息模型分类和编码标准（IFD编 码）和铁路工程实体EBS分解指南（EBS编码），并结合沪通长江大桥

9、特 点，编制出本项目IFD和EBS编码。对于“沪通长江大桥BIM管理系统”进行了说明，包括信息录入、模型查看、管理模式、报表生成等。沪通长江大桥BIM管理系统产品白皮书沪通长江大桥EBS和IFD编码标准3.1 项目级标准编制3.2 BIM模型建立建模流程 建模细节 碰撞检查 材料报表 第三方模型审核 模型交付从流程上对模型的完整性、统一性和正确性进行把控添加信息（Information）碰撞检查 有 修改模型或设计轻量化导入BIM管理系统原始模型移交给施工单位第三方模型审核材料报表建立BIM模型（Modeling）项目级BIM建模标准不合格合格无3.2 BIM模型建立技术细节 几何属性3.2

10、BIM模型建立技术细节 非几何属性名称材质截面构件编码 实现一物一码；便于共享、可识别和使用；减少数据冗余；便于识别部件状态。编码作为核心信息，是后期 BIM应用的基础。N1零件N1零件1类型1A0A1杆件HJ_S边桁010212#墩W西侧E东侧TLHL 铁路横梁3.2 BIM模型建立构件位置零件编码墩号构件类型位置 代码10111011#墩构件类型代码等级1等级2主桁架（HJ）边桁（S）HJ_S中桁（M）HJ_M拱圈（GQ）边桁（S）GQ_S中桁（M）GQ_M加劲弦（JJX）边桁（S）JJC_S中桁（M）JJX_M公路(GL)纵梁(ZL)GL_ZL横梁(HL)GL_HL连系梁(LXL)GL_

11、LXL连续刚构（LGG）GL_LGG连续梁（LXL）GL_LXL简支梁（JZL）GL_JZL桥面板（QMB）GL_QMB湿接缝（SJF）GL_SJF预留槽（YLC）GL_YLC铁路(TL)横梁(HL)TL_HL平联(PL)TL_PL槽形梁（CXL）TL_CXL连续刚构（LGG）TL_LGG连续梁（LXL）TL_LXL简支梁（JZL）TL_JZL湿接缝（SJF）TL_SJF横联(HL)斜杆(HX)HL_HX横杆(HH)HL_HH临时连接/LS构件类型构件类型编码桩基ZJ承台CT墩身SEN沉井CJ盖板GB钢护筒GHT托盘TP墩帽DM填芯混凝土TH封底混凝土FD支座垫石DS支座砂浆垫层DC支座ZZ墩

12、柱DZ盖梁GL封锚FM锚头MT波纹管BWG声测管SCGNbhHJSZ0506T28N1制造模型 展示模型钢梁制造阶段建筑信息模型各构件应在无应力状态下建立，即不考虑构件的弹性变形。【说明】制造模型是按照施工图纸建立的模型，成桥模型是结构在重力场作用下的模型，二者尺寸上不尽相同。3.2 BIM模型建立以112m简支梁为例说明展示模型与制造模型（图纸）的差异展示放大预拱度实际比例 预拱度钢梁制造阶段建筑信息模型各构件应在无应力状态下建立协同工作 搭建BIM专用服务器和网络环境 实现多人异地协同 多人同时操作一个主模型降低沟通成本，提高工作效率3.2 BIM模型建立文件备份服务器BIM应用 服务器B

13、IM模型 服务器A团队B团队多用户 服务器Internet+VPN引桥 62+2x100+62m混凝土连续刚构桥 60+100+60混凝土连续刚构桥 4x49.2m公路混凝土连续梁 60+100+60混凝土连续刚构桥 2x40+67+2x40m混凝土连续梁 40+67+40m混凝土连续梁 58+2x90+58m混凝土连续梁 48m、40m、32m混凝土简支梁 根据沪通长江大桥的 项目特点，将模型分为 “正桥”和“引桥”两 大部分，并按桥型对BIM模型进行分解，最 终以铁路线路中心线为 基准，对模型进行总装。主跨1092m斜拉桥(主航道桥)140+462+1092+462+140m主跨336m钢

14、桁拱桥(专用航道桥)140+336+140m正桥26孔112m简支钢桁梁线路中心线沪通长江大桥BIM模型3.2 BIM模型建立等级细致程度备注沪通长江大桥混凝土结构沪通长江大桥 钢结构英文中文LOD 100表现结构整体类型的建 筑体量-Conceptual概念化LOD 200Approximate geometry近似构件（方 案及扩初）表现结构主要结构尺寸反应混凝土结构几何尺寸，包 括浇筑分段，不包括钢筋LOD 300Precise geometry精确构件（施工图及深化施 工图）表现结构精确尺寸和细 节精确反应钢结构 的尺寸和细节，包括螺栓和焊缝LOD 400Fabrication加工按照

15、施工和制造方式，进一步细化模型精确反应混凝土结构几何尺寸，包括浇筑分段，包括钢筋，并 考虑钢筋的定尺长度和接缝处 的钢筋分段，并考虑钢筋连接 的错层。LOD 500As-built竣工竣工模型，用于运维管 理3.2 BIM模型建立3.2 BIM模型建立钢结构模型精度LOD300 LOD400Precise geometry精确构件（施工图）精确反应钢结构设计阶段的尺寸和细节，包括螺栓和焊缝Fabrication制造加工深度根据制造工艺分割板单元及焊缝LOD400Fabrication精确反应混凝土结构几何尺寸，包括浇筑分段，钢筋分段，并考虑钢筋的定尺长度和接缝处的钢筋分段，并考虑钢筋连接的错层

16、。3.2 BIM模型建立混凝土结构模型精度LOD300Precise geometry增加混凝土细节和钢筋LOD200Approximate geometry混凝土结构结构类型精度等级钢结构26孔112m简支钢桁梁LOD300140+336+140m钢桁拱桥140+462+1092+462+140m斜拉桥主梁140+462+1092+462+140m斜拉桥桥塔钢锚箱混凝土（上部结构）北引桥铁路梁（61.5+2x100+61.5）m铁路预应力混凝土连续刚构(N46N42)LOD4003032.7m铁路简支梁(N42N12)LOD20037m（40m）铁路简支梁(N12N11)40+67+40m铁

17、路预应力混凝土连续梁(N11N8)37m（40m）铁路简支梁(N8N7)749.2m铁路简支梁(N70#)北引桥公路梁240+67+240m公路连续梁（N12N7）LOD200349.2m公路连续梁（N7N4）449.2m公路连续梁（N40#）LOD400南引桥铁路梁（1249.2）m铁路简支梁（34S12）LOD2001349.2m铁路简支梁（S12S25）60+100+60m连续刚构（S25S28）LOD400（1249.2）m铁路简支梁（S28S40）LOD20058+290+58m连续刚构（S40S44）2149.2m铁路简支梁（S44S65）南引桥公路梁3联（449.2）m公路连续梁

18、（34S12）LOD400混凝土（下部结构）北引桥桥墩N06N12N20N4345LOD400其余40个桥墩LOD200正桥桥墩01#04#05#15#32#LOD400主航道桥28#29#桥塔正桥桥墩其余28个正桥桥墩LOD200南引桥桥墩S06S12S20S26S27LOD400其余61个桥墩LOD200结构类型主跨1092m 主航道桥主跨336m 专用航道桥112m钢桁梁（一孔）全桥合计：零件数225,760123,74733,568120万用钢量13万吨3.3万吨0.4万吨25万吨钢结构BIM模型3.2 BIM模型建立3.2 BIM模型建立钢结构细节高强螺栓：340万套剪力钉：123万

19、颗焊缝：148万延米主塔高325m，为世界第一高塔，体量巨大，施工工艺复杂锯齿块 预应力筋及锚具 混凝土浇筑分段 垫石、人孔 精细化建模电梯井钢锚梁混凝土结构细节3.2 BIM模型建立60+100+60m连续刚构桥模型0#块横截面模型0#块混凝土结构和预应力筋模型混凝土结构细节3.2 BIM模型建立公路横梁下弦杆铁路槽形梁铁路横梁上弦杆公路预制桥面.建立桥梁构件库.构件标准化.构件参数化.将属性、铁路EBS和 IFD标准固化到设计 流程中提高建模效率，为BIM正 向设计做技术储备3.3 参数化建模桥梁构件库桥墩支座垫石平联 腹杆箱形 腹杆箱形 支承垫石钢筋U 形 螺 栓 节 点3.3 参数化建

20、模格栅板节点箱 形 断 面（含 纵 肋 和 横 隔 板）3.3 参数化建模公路正交异性桥面板参数化建模3.3 参数化建模原始设计：平联拼板与螺栓碰撞修改后：将横联拼接板分为两块，3.4 BIM模型应用通过对BIM模型进行碰撞检查，发现设计中的差错漏碰等问题，对设计进行修改和优化。并调整螺栓布置原始设计：虽未发生碰撞，但螺栓施拧空间不足3.4 BIM模型应用通过对BIM模型进行校核，检查构件制造和架设过程中是 否预留足够的操作空间修改后：将连接板增长，并修改螺栓布置，保证螺栓施拧空间桥塔锚固区优化钢结构加工精度高，整节段吊装可加快施工进度预应力筋和普通钢筋碰撞严重且施工精度无法保证环向预应力方案

21、钢锚箱方案3.4 BIM模型应用112简支钢桁梁铁路槽形梁优化.原始设计为预应力混凝土槽形梁.截面尺寸较小，预应力筋和普通钢筋碰撞严重；.将预应力槽形梁优化普通混凝土槽形梁；.避免预应力张拉工序，加快施工进度；预应力槽形梁 普通混凝土槽形梁 3.4 BIM模型应用精细化模型 精细化报表钢结构报表：.由报表模板提取BIM模型信息.构件编号.零件名称.零件编号 .截面.净重 .毛重对制造成本进行精确把控 降低了人工统计的出错概率3.4 BIM模型应用提高工程量统计效率，能轻易完成复杂 数量统计螺栓报表：.螺栓类型.螺栓标准.螺杆长度.螺母数量.垫片数量3.4 BIM模型应用精细化模型 精细化报表混

22、凝土报表：.混凝土方量统计更加精确.分节段统计.考虑钢筋弯钩和弯折半径对钢筋 用量的影响.计入预应力筋的锚具和张拉工作 长度精确统计混凝土、预应力筋和钢筋 用量，对物料使用进行合理规划精细化模型 精细化报表3.4 BIM模型应用3.4 BIM模型应用模型深化.混凝土结构.预应力筋.普通钢筋.劲性骨架.临时支撑用精细化模型指导施工，提前发现问题，保证施工顺利进行3.4 BIM模型出图BIM模型出图.出图前模型检查.建立图纸模板.视图布置.自动生成尺寸标注.零件显示设置.材料表模板提高出图效率 保证图纸质量混凝土结构出图钢结构出图.微观精细钢筋预应力螺栓焊缝.宏观管理 物联网进度BIM模型完成之后

23、 中铁管理系 统BIM管理系 统铁路总公司 管理系统单位内部管 理系统.BIM系统高于其他管理系统.不增加一线人员填报工作量3.5 建设期间BIM技术应用BIM系统定位沪通长江大桥 BIM管理系统.云技术平台.PC端.移动端.多用户协同工作多方参与BIM技术应用，使BIM模型价值最大化3.5 建设期间BIM技术应用指挥部 设计 施工 制造Cloud100%实现BIM模型的100%无损输出98%大体量模型的显示时间平均缩短98%结构类型 112m钢桁梁 336m拱桥 1092m斜拉桥零件数量 33568 123747 2257603.5 建设期间BIM技术应用沪通长江大桥 BIM管理系统自主开发

24、 图形插件3GD文件 BIM模型 88min32min5min120s45s9s63三三维维模型和二模型和二维图纸维图纸，相互关相互关联联，方便切，方便切换换，辅辅助助管理人管理人员员理解主体理解主体结结构构设计设计。“一一图胜图胜千言千言”“三三维胜维胜万万语语”采用采用BIM模型模型进进行技行技术术交交底底可大大提高沟通效率可大大提高沟通效率对对复复杂杂工序工序进进行行BIM施施工工序和工工工序和工艺艺模模拟拟，便于作，便于作业业人人员员学学习习和理解，和理解，实现实现三三维维可可视视化交底。化交底。3.5 建设期间BIM技术应用可视化交底模模型型-图图纸纸关关联联施施工工模模拟拟进进度管

25、理度管理 录录入施工信息入施工信息 上上传现场传现场照片照片 自自动动生成施工日志生成施工日志 形象形象进进度自度自动动更新更新 信息同步至信息同步至BIM管管理系理系统统，并通知，并通知 相关人相关人员员。推送至施工推送至施工单单位的其他管理平台位的其他管理平台 一次填一次填报报，信息共，信息共享享减少了减少了现场现场施工人施工人员员的信息采集量，的信息采集量，避免了相同信息重复填避免了相同信息重复填报报形象形象进进度自度自动动更新更新3.5 建设期间BIM技术应用进度管理施工信息施工信息录录入入扫扫描二描二维码维码自自 动录动录入入手工手工录录入入安全安全质质量量闭环闭环管理管理将将检查发

26、现检查发现的施工的施工问题问题，及，及时时上上传传系系 统统，并将，并将问题问题与模型匹配，便于与模型匹配，便于现场现场 人人员员整改，整改，满满足要求后，完成足要求后，完成闭环闭环管管 理。理。发现问题发现问题、跟踪、跟踪问题问题、解决、解决问题问题3.5 建设期间BIM技术应用安全质量管理钢钢梁梁应应力力监测监测通通过过数据自数据自动动采集及互采集及互联联网技网技 术术，施工人，施工人员员可以在可以在BIM模型上模型上 随随时查时查看到看到钢钢梁梁应应力状力状态态及及历历史史 数据。数据。一旦一旦监测值监测值超超标标，系，系统统将将 自自动动分分级报级报警，方便相关管理人警，方便相关管理人

27、 员员及及时时掌握掌握监监控情况，并及控情况，并及时时决决 策。策。实时实时数据采集，数据采集，动态动态展示，展示，辅辅助决策助决策3.5 建设期间BIM技术应用安全质量管理拌和站拌和站监监控系控系统统充分利用物充分利用物联联互通技互通技术术，在拌和站，在拌和站 布置信息采集布置信息采集终终端，系端，系统统根据根据获获得的得的 终终端数据端数据实时实时更新作更新作业现场业现场混凝土拌混凝土拌 和和时间时间、配合比、生、配合比、生产产方量等相关数方量等相关数 据，出据，出现问题现问题将及将及时时通通过过短信短信预预警，警，便于管理人便于管理人员远员远程程监监管混凝土管混凝土质质量。量。利用物利用

28、物联联网网实现过实现过程信息的采集和展程信息的采集和展 示示3.5 建设期间BIM技术应用安全质量管理预预留留预预埋件管理埋件管理以及运以及运维维管理管理进进行全行全过过程追踪程追踪 管理。管理。从从钢钢梁杆件梁杆件验验收、收、发发运、安装运、安装钢钢梁杆件管理梁杆件管理3.5 建设期间BIM技术应用物联网扫扫描二描二维码维码信息信息查查看看任任务务推送推送 根据施工根据施工计计划和施工划和施工进进度分析，度分析，自自动动将每天的工作内将每天的工作内容推送至容推送至 一一线线人人员员手机手机 并配以模型并配以模型视图视图、工、工艺艺工法工法说说 明、安全注意事明、安全注意事项项等相关信息等相关

29、信息使使BIM技技术为术为一一线线施工施工 人人员员提供服提供服务务3.5 建设期间BIM技术应用任务推送信息信息传递传递在施工期在施工期间间即开展即开展监测监测元件布元件布设设 及数据采集工作，及数据采集工作，对对大大桥桥建建设设期期间间 的施工信息和健康状况的施工信息和健康状况进进行全方位行全方位 记录记录。通通过过BIM管理系管理系统统，将信息，将信息进进行行 收集、收集、汇总汇总，移交运，移交运营营管理部管理部门门，为桥为桥梁保持良好的技梁保持良好的技术术状状态态和运行和运行 能力提供有力的信息保障。能力提供有力的信息保障。为为后期大后期大桥桥运运维维管理管理 提供数据支持提供数据支持3.5 建设期间BIM技术应用信息传递3BIM技术应用BIM技术在沪通长江大桥中的应用BIM组织与 应用环境421工程概况结语标准是关键、前提模型是基础、载体管理是目的管理是目的数据是核心数据是核心应应用是手段用是手段4.结语THANKS74