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1、 基于BIM和三维扫描的钢箱梁分段顶推滑移精确拼装技术研究 杜海云 朱蕊 庄云 丰荣良Summary：该文基于范蠡大桥的钢箱梁顶推滑移施工为背景，运用BIM和三维扫描技术，展开顶推滑移精确拼装技术研究，并重点介绍了顶推滑移拼装原理和顶推滑移拼装过程控制措施，为钢箱梁的精准拼装和滑移提供了一种新思路。工程实践表明，BIM和三维扫描技术应用可以加快橋梁钢箱梁结构工程施工进度、降低施工成本、提高安装精度、节约施工场地，具有广泛的应用前景。Key：BIM三维扫面钢箱梁同步滑移控制措施：U442.5：A ：1672-3791（2021）11（c）-0000-00Abstract： Based on th
2、e push slip construction of steel box girder of Fanli bridge， this paper studies the push slip precise assembly technology by using Bim and three-dimensional scanning technology， and focuses on the push slip assembly principle and the control measures of push slip assembly process， which provides a
3、new idea for the precise assembly and slip of steel box girder. The engineering practice shows that the application of Bim and 3D scanning technology can accelerate the construction progress of bridge steel box girder structure， reduce the construction cost， improve the installation accuracy and sav
4、e the construction site， which has a wide application prospectKey Words： BIM; Three dimensional scanning; Steel box girder; Synchronous slip; Control measures随着国家经济和建设的快速发展，钢结构得到了迅猛发展，钢结构工程在桥梁领域的重要性和应用也愈加广泛，结构的跨度愈加巨大，造型要求愈加新颖1，2。由于桥梁结构的特点、施工条件以及工程造价等多种影响，采用传统的大型桥梁吊装或者是机械直接进行桥梁吊装或者安装的建筑物施工技术手段已经远远无法满
5、足建筑工程的要求，研究一种新型可靠的施工技术解决水上大型钢箱梁的施工安装方法成为一种趋势。公司今年来承建多个内河及内陆桥钢结构工程，在钢箱梁施工方面积累了丰富的建设经验，特别是在滑移施工技术运用方面形成了一套独特的施工工艺。BIM技术可以使施工可视和智能化，把建筑构造和信息参数一一联系起来。目前，关于BIM和三维扫描技术的钢箱梁分段顶推滑移精确拼装技术的研究并不多，该文根据范蠡大桥的实际施工情况，通过BIM和三维扫描技术在钢箱梁分段顶推滑移精确拼装的应用，主要介绍了BIM和三维扫描的钢箱梁分段顶推滑移精确拼装施工方法，该技术的广泛应用加快了桥梁钢箱梁结构项目施工进度、减少了施工费用、降低了施工
6、成本、提高了安装的准确性、节省了施工时间和场地，具有明显的经济效益和社会效益3，4。1工程概况范蠡大桥全长1 376 m，水面部分采用截面形式相同的钢箱梁结构，岸上采用30 m跨径左右的现浇混凝土连续梁结构。主桥采用双塔横向钢索跨度82m+168m+168m+82m=500m的三跨双塔单向跨索面结构钢箱梁钢索斜拉桥，塔梁分离连续梁组成支撑体系，扇形索面式布置，边塔两侧各7对索，中塔两侧各9对索。引桥主梁是一种分别采用330m、332m及245m三种不同长度跨径的大型预应力钢筋混凝土连续箱型梁。2顶推滑移拼装原理由于钢箱梁的外形尺寸相对较大、重量相对较重，胎架位置承载能力大，为了避免胎架产生过度
7、或局部变形影响到整体拼装的质量，将胎架分别安设在钢箱梁的各个分段具有纵、横向隔板位置。根据胎架布置的原则，运用BIM技术进行了分块拼装和仿真，合理地布置了各个胎架，并对各个胎架进行了编号，要求各个胎架只能拥有唯一的编号。经过BIM模拟后确定各个的坐标，现场操作胎架时按照模拟中的坐标选择方法采用全站仪器进行测量和放样。钢箱梁分段吊装上胎架后，通过全站仪器进行测量和定位，同时运用三维激光扫描技术扫描已滑移单元节段节口，用于校准后节段拼装，在钢箱梁分段边缘选取定位点，每个分段选取 4 个定位点，保证节段节口精确拼装。滑靴支座是一种作为连接钢箱桥和梁两个滑移传动单元的一种专用承重变速器的转换传动支座，
8、通过转动滑靴和作为钢箱梁的两个滑移单元轨道之间转换来直接进行变速滑动。每个隔板滑移驱动单元上各自分别设置8个自动滑靴，滑靴高度布置的固定位置均为预设在每个钢箱梁上的横隔板上的固定位置，滑靴高度设置可以根据每个钢箱梁的预起拱线型来进行确定。滑靴的具体布置操作方式如图1所示。液压顶推器是作为一个控制钢箱梁上的滑移式单元进行滑移的一种动力设备。液压顶推器一般布置于滑移式单元的后端，共配备4台60 t重的液压顶推器，其整体结构如图2所示。3顶推滑移拼装过程控制措施3.1滑移轨道及拼装平台布置滑动的轨道由钢管桩、轨道梁、轨道、拼装平台等构件组成，根据现场实际的情况把这些构件进行合理的布置和组合而形成的滑
9、动轨道。根据滑移单元的位置确定钢管桩的间距，经过计算确定钢管桩的桩长，再根据桥的整体线型确定钢管桩头标高，然后将轨道梁及拼装平台置于钢管桩上，将轨道布置于轨道梁上，所有组件均通过焊接连接。滑移与拼装平台支撑钢管桩采用60910钢管，钢管桩之间均可采用竖向水平支撑或者是斜撑方式进行搭接连接，从而有效地提高了钢管桩之间的强度和整体稳定。总共设计了4排竖向钢管灌注桩。纵向两排钢管桩分别沿着桥中心线两侧对称地布置，每侧两排钢管桩分别距离该桥中心线5.55m 与7.95m 。钢管桩纵向的基本间距为 9.6m。与土建围堰施工区域局部将间距拉大到11.5m。在索塔承台区域内的钢管桩均在混凝土浇筑前设置钢管桩
10、支撑埋件，支撑钢管桩直接设置在索塔承台埋件上。在安装钢管桩上方面还应适当设置便于滑移轨道梁，以便箱梁上的滑靴能在移动时将全部荷载传递到钢管桩上。轨道梁采用焊接 H 型钢（H9003001628），轨道梁间的焊接应全部熔透。相邻滑移轨道梁间焊接连系梁，以便于增强滑移梁整体上的稳定性。滑移轨道一般设置在钢箱梁滑移单元的轨道梁上，滑移轨道的功能主要是承担钢箱梁滑移单元顶推器的竖向荷载，并为顶推器提供一个反力点，在其滑移的方向上也可以提供一个顺畅的路径通道。在钢箱梁锚箱两侧纵腹板部位共设置 4 条滑移轨道，沿桥梁中心线两两对称，轨道中心线距桥梁中心线分别为 5.55m 和 7.95m。轨道的中心线偏差
11、要求控制在 10mm 内，同一断面内的轨道梁顶面标高控制在 5mm 内。3.2顶推滑移稳定性控制钢箱梁顶推滑移过程中，有多种稳定性控制性问题需要解决，包括液压稳定性滑移、液压顶推力控制、滑移过程中同步控制等，为保证施工速度和精度，对上述稳定性控制性问题给出如下解决办法。对于液压滑移的稳定性，采用双主回路和双比例系统，可以实现滑移的连续性和稳定性;针对液压顶推力额控制，基于BIM模型预先分析出钢箱梁在滑移过程中的顶推反力值，把荷载信息输入主控计算机，主控计算机根据输入额荷载信息和姿态信息决定整个滑移系统的顶推力和调节量5;对于滑移过程中的同步控制，通过控制同步滑移系统，把某一滑移点设定为主令点，
12、其余点为跟随点，设定主令点的恒定电流，引起主令点液压泵站比例阀开度恒定，导致主令点的伸缸速度恒定，主令点按一定的速度滑移，其余跟随点通过主控计算机根据主令点的滑移速度来控制滑移速度，实现了在整个滑动同步时程中各点位移的滑动同步。4应用效果评价范蠡大桥采用BIM和三维扫描的钢箱梁分段顶推滑移技术施工后，与传统钢箱梁顶推滑移技术相比，水中定位分块数量减少，施工速度加快，施工周期缩短2个月;大部分工作在水中拼装平台上拼装完成，精度和质量相对较高，安装难度降低;临时支撑数量减少，节约辅材约 1200 t;缩短大型浮吊的使用周期，节约机械租赁费约 300 万元;施工过程中，大型浮吊固定于水中拼装平台两侧
13、，与过往船只互不干涉，减少交叉作业安全施工风险6-7。5结语该文提出了一种基于BIM和三维扫描技术的钢箱梁分段顶推滑移精确拼装技术，并在范蠡大桥的施工中进行了运用和驗证，为BIM和三维扫描技术在钢箱梁分段顶推滑移的研究中提供了有效的支持。该方法的应用可以加快桥梁钢箱梁结构工程施工进度、降低施工成本、提高安装精度、节约施工场地，具有广泛的应用前景。Reference1 罗水勇.钢箱梁支架法滑移施工技术的应用与分析J.广东公路交通，2019，45（4）：149-151，156.2 覃亚伟，石文洁，肖明钊.基于BIM+三维激光扫描技术的桥梁钢构件工程质量管控J.土木工程与管理学报，2019，36（4）：119-125.3 唐宸.曲线连续钢箱梁桥顶推施工和抗倾覆分析D.长沙：中南林业科技大学，2020.4 赵佩铭.三维激光扫描技术在钢桥梁构件加工与安装中的应用研究J.测绘地理信息，2019，44（2）：113-115.5 陈光辉，张传浩，倪堂超.跨铁路大桥钢箱梁顶推施工技术J.建筑结构，2020，50（S1）：1160-1162.6 孙兴汉.跨既有高架桥钢箱梁吊装关键技术J.建筑技术开发，2021，48（19）：48-49.7曹樟海.钢箱梁桥顶推施工安全分析与控制研究D.长沙：湖南大学，2018. -全文完-
