基于BIM技术的山区桥梁施工挂篮优化探究.pdf

29现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 3 卷第 4 期2024 年 2 月Vol.3 No.4Feb.2024基于 BIM 技术的山区桥梁施工挂篮优化探究张立爽中交路桥建设有限公司，北京 101100摘 要：山区桥梁施工与挂篮施工存在密切的联系，合理使用挂篮施工方法，可以确保桥梁施工质量。BIM 技术在山区连续钢构桥梁施工中具有重要作用，其可以提高施工效率。但在山区桥梁施工挂篮中存在一些问题，如结构设计问题、安全性问题、施工效率问题等。为了解决这些问题，探讨了基于 BIM 技术的山区连续钢构桥梁施工挂篮的优化策略。通过应用 BIM 技术，满足不断增加的基础设施需求，提高山区连续钢构桥梁施工的效率、安全性和质量。研究结果表明，BIM 技术在山区连续钢构桥梁施工中发挥着重要作用，能够提高工程质量、降低施工成本、提高施工效率和安全性。通过结构优化设计、安全性优化和施工效率优化，可以充分发挥 BIM 技术的优势，为山区基础设施建设提供科学的解决方案。关键词：BIM 技术；山区连续钢构桥梁；施工挂篮中图分类号：U445 文献标识码：AOptimization of Hanging Basket for Bridge Construction in Mountainous Areas Based on BIM TechnologyZhang LishuangRoad&Bridge International Co.,Ltd.,Beijing 101100Abstract:There is a close relationship between bridge construction in mountainous areas and hanging basket construction.Reasonable use of hanging basket construction methods can ensure the quality of bridge construction.BIM technology plays an important role in the construction of continuous steel structure bridges in mountainous areas,as it can improve construction efficiency.However,there are some problems in the construction of hanging baskets for bridges in mountainous areas,such as structural design issues,safety issues,and construction efficiency issues.In order to address these issues,an optimization strategy for the construction hanging basket of continuous steel structure bridges in mountainous areas based on BIM technology was explored.By applying BIM technology,we aim to improve the efficiency,safety,and quality of continuous steel structure bridge construction in mountainous areas,in order to meet the increasing demand for infrastructure.The research results indicate that BIM technology plays an important role in the construction of continuous steel structure bridges in mountainous areas,which can improve engineering quality,reduce construction costs,improve construction efficiency and safety.Through structural optimization design,safety optimization,and construction efficiency optimization,the advantages of BIM technology can be fully utilized to provide scientific solutions for infrastructure construction in mountainous areas.Keywords:BIM technology;continuous steel structure bridges in mountainous areas;construction hanging basket作者简介：张立爽（1991），男，中交路桥建设有限公司工程师，研究方向为高速公路桥隧工程。1 引言在工程建设领域，山区连续钢构桥梁施工较为复杂，包括地理环境的复杂性、施工条件的艰苦性，以及施工质量与安全的高要求。传统的施工方法效率不高，通过引入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），可以有效提高工程施工效率。本文探讨了BIM技术在山区连续钢构桥梁施工中的应用，重点关注模拟施工过程、优化施工方案，以及检查工程质量等方面的内容，分析山区连续钢构桥梁施工挂篮所面临的问题，包括结构设计问题、安全性问题和施工效率问题1。本文针对这些问题，提出了基于BIM技术的优化策略。通过进行对应的分析，为山区连续钢构桥梁施工提供更加智能、高效的解决方案，提高工程质量。2 山区桥梁施工与挂篮施工的联系山区桥梁施工与挂篮施工的联系表现在以下几个方面。首先，挂篮施工是山区桥梁施工的重要环节，能够有效提高施工效率，缩短施工周期，减少施工成本，为山302024 年 2 月第 3 卷第 4 期现 代 工 程 科 技30区桥梁建设提供有力支持。其次，挂篮施工可以适应山区环境的复杂性，为山区桥梁建设提供更加稳定和可靠的技术手段。最后，山区桥梁施工与挂篮施工的结合，可以创新桥梁建设技术，为桥梁建设提供更加先进和实用的技术手段。挂篮施工在山区桥梁建设中应用广泛，能够有效地提高施工效率，缩短施工周期，减少施工成本。在山区桥梁施工中，挂篮施工主要应用于以下几个方面。首先，在桥梁的浇筑过程中，利用挂篮来安装模板、进行混凝土浇筑，进而高效地完成桥墩和梁体建设。其次，在桥梁架设过程中，利用挂篮来吊装和拼接构件，更加准确和安全地完成桥梁架设。最后，在桥梁加固过程中，利用挂篮进行维修和加固，更加方便和快捷地完成桥梁加固工作。3 BIM技术在山区连续钢构桥梁施工中的应用3.1 模拟施工过程在山区连续钢构桥梁施工中，模拟施工过程是BIM技术的一项重要应用，它为工程管理和决策提供了有力支持。通过BIM技术的模拟，可以在数字环境中还原整个施工过程，包括材料运输、吊装、拼装、焊接等关键步骤，以达到更全面、精确的施工规划与监控。首先，BIM技术通过数字化建模，实现了对施工过程的虚拟重现，包括对山区连续钢构桥梁的每个组件和细节的建模，以及与现实世界的精确匹配2。模拟可以在任何情况下进行，允许施工团队在虚拟环境中进行试验和调整，以确定最佳的施工序列和方法。其次，模拟施工过程还有助于培训和沟通。新员工可以通过虚拟模型接受培训，及时熟悉施工流程和安全操作规程。在BIM技术的支撑下，业主、监理单位和设计团队之间的沟通也会更加高效，因为他们可以在数字模型上看到工程进展和计划，进而把控工作进度。3.2 优化施工方案在山区连续钢构桥梁施工中，BIM技术的应用不仅限于模拟施工过程，还可以帮助优化施工方案。这一应用的关键在于通过BIM技术的数据和模型来改进施工计划、资源分配和工程执行，以提高效率、降低成本并确保工程质量。首先，BIM技术可以用于创建虚拟施工场景，以测试不同的施工方案。通过将建筑信息模型与施工进度和资源数据相结合，施工团队可以模拟多种可能的施工序列和方法，以制定经济、高效的施工方案。这种虚拟测试能够协助施工人员，避免实际施工中可能出现的问题，如资源短缺或冲突，从而减少项目延误和额外成本。其次，BIM技术可以优化材料和资源管理，通过建立BIM模型，可以准确地跟踪和管理材料需求，以确保在适当的时间和地点提供所需的材料，避免资源浪费和施工中断。BIM技术还可以协助施工队伍进行资源分配，确保每个环节都能按计划进行，提高了整体施工效率。最后，BIM技术支持施工方案的实时协同。各个施工团队和利益相关者可以在数字环境中共享信息，协同工作，以便更好地理解项目的要求，并快速做出响应，这种协同工作可以有效降低误解和冲突，提高施工效率。3.3 检查工程质量在山区连续钢构桥梁施工中，保证工程质量具有重要意义，因为质量问题可能导致工程延误，带来安全隐患和额外成本。BIM技术在检查工程质量方面发挥了重要作用，提供了有效的工具和方法，来监测、评估和改进工程质量。首先，BIM技术有助于建立高精度的数字模型，不仅包括设计信息，而且涵盖各种施工细节。通过与实际施工进度进行比对，可以检查每个构件的尺寸、位置和质量是否与设计一致，及时发现潜藏的问题，防止在后期修复问题时产生高额成本。其次，BIM技术支持施工质量的可视化监测3。通过使用虚拟模型，监理人员和工程师可以随时查看工程进展情况，发现构件的装配是否正确、焊接是否合格等问题。这种实时监测有助于提前发现质量问题，及时采取纠正措施，减少质量缺陷的风险。最后，BIM技术还支持非破坏性检测（Non Destructive Testing，NDT）。通过利用模型中的数据，可以更好地规划和执行NDT测试，以评估构件的完整性和质量情况。4 山区连续钢构桥梁施工挂篮问题4.1 结构设计问题在山区连续钢构桥梁施工中，容易存在结构设计问题，挂篮不适应复杂的地形条件。山区地形变化多样，包括陡坡、峡谷、高山等不规则地貌，挂篮设计需要适应多样的地形条件。如果未充分考虑这些地形特点，挂篮则难以得到有效安装或使用，导致施工延误。若结构设计问题导致挂篮不符合相关标准，容易在挂篮的最大承载能力、安全系数、抗风性能和材料要求等方面产生问题，31张立爽：基于 BIM 技术的山区桥梁施工挂篮优化探究建造科技对施工人员的安全和工程质量带来威胁。结构设计问题还表现为未充分考虑施工人员的工作需求。挂篮设计应满足施工人员的工作要求，包括提供足够的工作空间、便捷的通行、合适的工作台面尺寸，以及可调性。如果挂篮设计未满足这些需求，将会降低施工效率，危及施工人员的安全。在山区连续钢构桥梁施工中，这些结构设计问题会引发一系列挑战，需要制定科学的设计方案，确保挂篮安全、高效运作。4.2 安全性问题在山区连续钢构桥梁施工中，安全性问题备受人们关注。首先，山区环境的特殊性加大了施工风险。复杂的地形、气象条件和地质情况，对施工安全构成了挑战。施工现场的高海拔、陡坡、雨雪等恶劣条件，导致事故频发。在应对安全性问题时，必须特别关注地形和气象因素的影响。其次，施工设备的合格与否影响工人安全。山区连续钢构桥梁施工，需要使用挂篮和吊车等设备，这些设备的合格与否直接影响工人安全。不当操作、设备故障或挂篮设计不当等，都将引发事故。确保这些设备的正常运行非常重要，可以降低施工中的意外风险。再次，山区施工的特殊性会导致施工人员的访问和撤离受限。在陡坡或高山区域，工人需要爬升陡峭的地形或使用索道等方式进行施工，增加了他们受伤的风险，因此确保工人的安全访问和撤离非常关键。最后，施工过程涉及高空工作，如焊接、吊装和拼装等。在进行这些工作时，需要采用安全措施，如安全绳索、安全带和护栏等，避免工人受伤。山区连续钢构桥梁施工中的安全性问题还包括应急响应和救援计划。山区地形复杂，远离城市，缺少必要的医疗设施，因此需要制定应急响应和救援计划，以便在事故发生时提供救援服务。4.3 施工效率问题在山区连续钢构桥梁施工中，施工效率问题较为突出。山区环境的复杂性和恶劣条件，对施工进度和成本产生不利影响。首先，山区连续钢构桥梁施工面临着复杂的地形和地质条件，包括峡谷、陡坡、高山等不规则地貌，以及潜在的地质障碍。这些因素导致施工作业受到限制，加大了施工进度的不确定性。挖掘、基础施工和材料运输，都将受到地形和地质条件的制约，降低施工效率。其次，恶劣的气象条件也是山区连续钢构桥梁施工中的一个挑战。高山地区经常遭受极端天气的影响，如强风、降雪、雷暴等。这些气象环境会导致施工中断，延误工程进度，增加施工成本。需要制定科学的施工策略，来应对不稳定的气象条件。再次，挂篮的使用在山区连续钢构桥梁施工中较为常见，但也会影响施工效率。挂篮的位置、稳定性和工作效率，受设计和操作的影响，不当的挂篮使用会破坏施工工序，延长等待时间。必须精心规划挂篮设计，在最大程度上提高施工效率。最后，人力和设备的安全性问题，会对施工效率产生影响。在山区环境中，施工人员会面临更高的风险，工作人员需要采用科学的工作方法，制定完善的安全措施。这些措施虽然可以保护工人，但也会降低施工效率。山区连续钢构桥梁施工中的供应链管理，会影响施工效率。材料运输、供应链中断和运输困难，都将阻碍材料及时到达施工现场，从而影响施工进度。5 基于BIM技术的优化策略5.1 结构优化设计优化结构设计可以改善施工效率，降低施工成本，确保工程质量。在山区连续钢构桥梁施工中，可以借助BIM技术，进行结构优化设计。首先，在进行结构优化设计时，可以利用BIM技术来改进挂篮和支撑系统的设计。通过建立精确的三维模型，包括地形和地质信息，施工团队可以精准把握施工环境，进行科学的结构设计。施工人员结合山区地形的复杂性，调整挂篮和支撑系统的形状和尺寸，确保其适应不同高度和坡度的地形条件。其次，结构优化设计考虑到挂篮的承载能力和稳定性。在BIM技术支撑下，工程师可以快速进行模拟测试，评估挂篮的最大承载能力，考虑各种负载情况，如设备、材料和工人等，确保挂篮的设计不仅能够满足施工需求，而且可以保持足够的安全余量，以应对各种安全风险，如风速变化或不均匀的负荷分布等。再次，结构优化设计还可以提高挂篮的材料效率。通过模拟不同材料的使用和结构设计，可以选择最经济、轻量化的材料来构建挂篮，降低成本和减轻挂篮重量，进而降低对支撑系统的压力，提高施工效率。最后，结构优化设计可以采用可持续性原则，以降低生态足迹。通过优化材料选择和设计，可以减少资源浪费和降低环境影响，满足可持续性标准和法规要求，确保工程在山区环境中的高效进行。结构优化设计还包括使用模拟工具，来评估不同设计决策的影响，包括风洞模拟，以评估风对挂篮的影响；进行荷载分析，以评估不同工况下的挂篮性能。通过进322024 年 2 月第 3 卷第 4 期现 代 工 程 科 技32行这些模拟分析，设计团队可以更准确地理解挂篮的工作条件，作出更科学的设计决策4。5.2 安全性优化在山区连续钢构桥梁施工中，需要确保施工工作的安全性。因为山区环境的特殊性和复杂性，会带来较高的施工风险。基于BIM技术的安全性优化，可以减小事故风险，提高工人和设备的安全。首先，在安全性方面应用BIM技术，包括建立详细的三维模型，以模拟和评估施工现场的安全状况，协助工程师和安全专家在施工之前，识别潜在的危险因素，如悬崖、陡坡、地质问题等。通过模拟不同施工场景，预测潜在的安全挑战，采取相应的措施，减少潜在的事故风险。其次，BIM技术有助于开发安全规程和标准操作程序。在模型中嵌入安全规程，以指导工人的操作，确保他们在高风险环境中采取适当的预防措施，提高工人的安全意识，避免不安全行为的发生，降低事故发生的可能性。再次，BIM技术有助于虚拟安全培训。通过模拟虚拟施工场景，工人可以在安全环境中接受培训，学习如何应对潜在的危险情况，提高自身的综合技能，应对山区施工环境中的安全挑战。BIM技术还支持实时安全监测。传感器和监控设备可以与BIM模型集成，以监测施工现场的安全情况5。如果出现异常情况，系统可以立即发出警报，以通知工程师和安全人员采取行动，这种实时监测有助于快速应对潜在的危险情况，减少意外事故的发生。最后，BIM技术可以支持紧急救援和应急响应计划。在山区环境中，复杂的地形会导致救援困难，因此需要制定完善的救援计划。BIM技术可以提供详细的施工现场信息，帮助救援团队更好地了解救援场地，快速地采取行动，降低紧急情况下的风险，减少人员伤亡。5.3 施工效率优化在山区连续钢构桥梁施工中，做好施工效率的优化，可以有效提升工程进度，保障工程质量。山区环境较为复杂，恶劣的条件导致施工进度受限，基于BIM技术的施工效率优化，可以帮助施工人员克服这些挑战，提高工程效率5。首先，在BIM技术支撑下，设计人员可以创建精确的三维模型，包括地形和地质信息，帮助施工团队全面了解场地信息，科学地规划施工过程。通过模拟不同的工序和施工场景，可以确定最佳的工作方法，在最大程度上减少不必要的等待时间，这有助于提高施工效率，减少时间浪费。其次，BIM技术支持资源管理的优化。通过综合考虑材料、设备和人员的需求，施工团队可以使用BIM模型，有效地调配资源，避免资源浪费和重复劳动。这有助于提高资源的利用效率，降低施工成本，并加速工程进度。再次，BIM技术支持实时进度监控。传感器和监测设备可以与BIM模型集成，用于监测施工进度和资源使用情况。工程师和管理人员能够随时了解施工的实际进展，并迅速做出决策，以解决潜在的问题或延误。实时监控有助于确保工程按计划进行，减少进度风险。最后，BIM技术还支持施工进程的协同。通过在共享的数字平台上合作，不同团队和承包商可以更好地协调工作，避免出现冲突和工程问题，加速施工进度，降低施工延误的可能性6。6 结语文章探讨了基于BIM技术的山区连续钢构桥梁施工的优化策略。通过应用BIM技术，强调了其在模拟施工过程、结构设计、安全性和施工效率优化方面的关键作用。研究结果强调了BIM技术在提高工程质量、降低成本、提高施工效率和安全性方面的应用价值。然而也要意识到本研究的局限性，山区环境的复杂性和多变性使得每个项目都有其独特性，因此需要进一步调整优化策略。在未来的研究中，需要更深入探讨BIM技术在山区施工中的应用，特别是在不同地理条件下的适应性和可持续性，进一步研究BIM技术与其他先进技术（如无人机、传感器技术）的整合，以实现更高水平的智能化施工管理。参考文献1 陈瑛,熊志朋.连续刚构桥施工监测及参数敏感性分析J.交通科技,2023(3):80-85.2 徐伟,林世梅.基于CiteSpace的我国装配式建筑研究热点与前沿分析J.工程建设,2020,52(5):12-16.3 毛德均,陈松,杜艳斌,等.主梁刚度缺陷对连续刚构桥成桥状态影响研究J.交通科技与经济,2021,23(6):52.4 刘文涛.大跨径连续钢构桥梁施工控制技术研究J.四川水泥,2021(7):262-263.5 黄兆庆.桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的实践运用J.建材与装饰,2018(17):257-258.6 侯捷.基于山区地形的高速铁路桥支架与挂篮施工技术研究D.淮南:安徽理工大学,2019.