BIM应用 | CATIA与BIM结合的大跨度桥梁施工管理

目前，BIM技术在国内外桥梁施工管理中已经投入应用，应用BIM技术可将桥梁工程项目中所涉及的相关信息进行系统整合，并建立精细化的三维模型，最终为设计施工提供指导依据。本期小编为大家整理了这篇CATIA与BIM结合的大跨度桥梁施工管理图文，内容为针对大跨度钢管混凝土拱桥设计和施工特点，采用CATIA建立桥梁三维模型，设计基于CATIA的桥梁模型属性添加插件和BIM设计、施工管理平台，并将其应用于夜郎河双线特大桥项目，一起来看看吧。

在11.14日的《BIM与CRTSⅢ型板施工管理》一文中，粉丝Alan留言想看有关catia案例的内容，所以本期小编就整理了这篇推送，其他粉丝有想看的内容也可以留言喔，小编会尽力满足大家。

基于BIM技术的桥梁施工管理平台开发

针对桥梁工程设计和施工过程的特点，结合BIM技术应用优势，开发的桥梁施工管理平台主要分为3个步骤：

①建立桥梁三维仿真模型；②开发桥梁三维模型属性插件，为桥梁三维仿真模型添加属性；③开发适合桥梁工程的BIM设计、施工管理平台，将添加过属性的桥梁三维模型导入平台。

1基于CATIA建立桥梁三维模型

借鉴水利水电行业CATIA建模经验，结合桥梁工程建模特点，建立基于CATIA的桥梁三维建模框架，如图1所示。

图1 基于CATIA的桥梁三维建模框架

2、开发桥梁三维模型属性插件

采用CATIA建立的桥梁三维模型仅是简单的几何模型，缺乏材料属性，因而需要开发桥梁三维模型属性插件，在桥梁三维模型基础上赋予模型各构件相应的属性信息。

(1)桥梁三维模型属性数据设计的关键技术。桥梁工程模型中的数据类型众多，不同的构件具有不同的属性，所以在数据设计中加入属性模板概念。不同的模板针对不同的模型构件，在模型属性模板中又可分为拓展属性和基础属性。拓展属性是根据实际工程相关的信息。基础属性是从CATIA中自身的几何属性中获取的。而其他的文档如视频、图片等数据也是属性模型信息的一部分。每一个属性的更新都需要记录，所以在数据表中增加更新属性的相关内容。属性值的数据表设计见图3。整个桥梁工程模型信息数据同步时，通过不同的构件生成GUID(全局唯一标识符)，在数据库中建立相应表，完成信息数据的添加。为后期的施工管理平台的应用提供了数据基础。

图2 模型信息分类

图3 属性值数据表设计

(2)插件的开发与使用。在CATIA软件中，采用组件应用架构(CAA-RADE)进行二次开发，实现Dassault Systemes并开发出桥梁三维模型属性插件。

①配置服务器，在SIMUResource文件夹中ServerConfig.ini进行服务器配置。

②配置工具条，在开始菜单中选择Environment Editor，选择新建环境变量，完成后系统会在桌面创建一个CATIA的图标。

③在CATIA结构树中选择对象，将对象名称、对象属性模板信息显示在列表框中。

④查询数据库，获得具体属性模板信息，并显示在对话框供用户进行选择。

⑤选择属性模板查询模板子表，获得对应属性模板信息，在列表框中显示对应属性信息，进行具体参数值设置。

⑥确定添加信息后，选择对象生成GUID，添加到对象属性，根据属性存储方式确定是否需要在CATIA中添加属性模板信息参数，同时将信息同步至SQL数据库属性值表中(图4)。

⑦启动CATIA，在该软件平台界面利用插件对桥梁模型添加部位信息、材料信息、工程量信息等，以便施工管理平台中对各种材料进行汇总。

图4 SQL数据库属性

3BIM管理平台

桥梁工程BIM管理平台是基于C/S架构的Windows桌面端应用，平台将三维BIM模型作为施工信息的载体，对施工现场的实际情况进行掌控和管理。桥梁工程BIM管理平台包括了工程概况模块、资源基础配置模块、进度控制对比分析模块、成本管理模块、方案优化模块、质量控制模块、进度控制模块等。可以实现下列功能：

(1)展示工程线路、工点、工程面貌和施工过程，实现对工程项目的模型展示、介绍、汇报、指导等。

(2)及时掌握施工中涉及到的人员、设备、材料等信息，便于进行资源管理。

(3)快捷查询任意一阶段施工进度，可进行施工进度计划与工程实现进度比较，便于进行施进度管理。

(4)实现各施工阶段的精细化管理，大大节约施工时间与施工成本。

图5 BIM管理平台框架

管理平台应用实例

1、工程概况

夜郎河双线特大桥位于贵州省桐梓县夜郎镇凉水村与新站镇交界一带，地处低山构造剥蚀沟谷地貌区，地质结构复杂。桥梁全长1120.8 m，主桥设计采用370 m上承式钢筋混凝土X型钢管劲性骨架拱桥，拱圈为变高、变宽和空间扭曲的外包混凝土劲性骨架箱形结构，是世界同类型桥梁中第三大跨度。桥梁三维效果如图6所示。

图6 夜郎河大桥三维效果图

2管理平台

夜郎河双线特大桥项目首次将BIM技术的桥梁建造仿真系统推广应用于大跨度钢管混凝土拱桥，BIM技术在夜郎河双线特大桥的建模、设计、施工阶段应用请回顾BIM技术与大型铁路桥梁一文，这里就不再多做重复，下面，我们重点介绍BIM技术和CATIA结合的夜郎河大桥BIM专项施工管理平台。

图7 地形地质建模的工作流程

鉴于夜郎河大桥规模大、施工过程复杂、工程建设周期长，将BIM技术和CATIA相结合，二次开发了夜郎河大桥的BIM专项施工管理平台，该平台可以将工程多项内容整合归纳，方便建设单位与施工单位进行桥梁施工管理。管理平台主要包括工6大模块。

图8 管理平台6大模块

(1)工程概况模块。工程概况模块主要包括工程介绍、桥体预览、剖切显示、坐标查询、结构物尺寸测量、模型工程属性的添加与关联。借助该模块功能，可对三维模型根据图纸断面或施工需求，进行剖切并量取相关坐标与尺寸，对现场施工班组进行三维技术交底，对模板的下料、加工，以及后续模板定位提供精确的放样坐标，从而减轻测量人员的负担，提高现场施工人员的工作效率，减少材料用量。

(2)资源配置模块。该模块主要包括人员管理、设备管理和材料管理。通过该模块，可对桥梁施工过程中参与人员职责范围，联系方式等进行统一管理；对施工设备、材料使用部位与消耗进行实时的记录，确保项目施工全过程的信息可追溯。

(3)基于BIM的工程计量。结合项目实际需求，在BIM施工管理平台中将模型与施工进度计划关联，工程量清单进行联动，实现混凝土，劲性钢骨架中各杆件等材料量的自动统计，为项目在施工过程中提供相关的数据支撑。

(4)基于BIM的施工文档管理。通过BIM施工管理平台实现各类文档的集中管理，同时对任意工程构件关联与之相关的施工资料，辅助项目进行资料管理。

(5)基于BIM的质量安全管理。项目施工过程中，通过BIM施工管理平台，在BIM模型上附加质量安全问题标签、文字描述以及现场照片等。通过问题标签，对发现的问题进行实时跟踪，确保质量安全问题得到及时解决。

(6)基于BIM的进度控制与对比分析。进度控制与对比分析模块主要包括施工进度关联、施工进度模拟和进度对比分析。通过进度对比分析，可直观分析出在某一节点里程上(纵轴)，通过计划进度与实际施工进度在某一时间节点上(横轴)的曲线图对比，项目管理人员结合现场实际施工情况，分析滞后原因，及时制定纠偏措施，提高项目工期履约水平。

通过管理平台，可对施工全过程进行系统规范管理，及时发现设计、施工中可能出现的问题，防微杜渐，及时进行调整、修正，显著提高工程建造水平。

针对桥梁工程设计和施工过程的特点，结合BIM技术应用优势，开发了基于大跨度钢管混凝土拱桥施工的BIM技术应用平台，并基于CATIA软件，开发了针对大跨度钢管混凝土拱桥三维模型属性添加插件，解决了CATIA软件所建模型不具有施工及工程量信息属性问题。该平台具有施工信息、施工进度、物资及安全质量管理等功能，实现了设计成果展示与优化，施工过程模拟，施工精细化管理等功能，有效地减少事故发生，项目规划阶段可指导场地规划和运输线路拟定，在设计阶段可完成设计方案比选和设计优化，在施工阶段可实现工程量统计、预制构件定制、指导劲性骨架吊装、4D施工模拟与三维技。

参考文献

马少雄等，《基于BIM技术的大跨度桥梁施工管理平台研发及应用》

微信公众号：xuebim

关注建筑行业BIM发展、研究建筑新技术，汇集建筑前沿信息！

← 微信扫一扫，关注我们+