本發明涉及橋梁建設技術領域。

背景技術：

既有線是鐵路上經常提到的，是指原先已經建造好的線路，通常是要進行新建或改造線路時，稱之為既有線。既有線施工是指影響既有線設備穩定，設備使用和行車安全的各種施工，包括如下：1、線路及戰場設備改造，增建雙線，新線引入、電氣化改造等施工。2、跨越。

bim施工技術指建筑信息模型(buildinginformationmodeling)或者建筑信息管理(buildinginformationmanagement)是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，建立起三維的建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關聯性、信息一致性、可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。

架橋機就是將預制好的梁片放置到預制好的橋墩上去的設備。dj180架橋機用于架設公路橋梁40米及以下跨度、鐵路梁32米及以下跨度的預應力鋼筋混凝土梁片，鋪設25m鐵路軌排。該機屬單臂簡支型，可架設梁片最大跨度為40米，能實現全幅機械橫移梁片，達到一次落梁到位，在同行業中，具有結構簡單、重量輕、運輸組裝方便、性能優良、自動化程序高的特點。本套架橋機用于架設32m鐵路梁最大額定起重能力小于等于168t，(架設40m公路橋需增加部分裝置，如引導梁等)。

如果直接施工，按照正常施工工況無法保證在封鎖要點時間內安全正點完成t梁架設任務；且無法估算碰撞影響，對施工造成麻煩，增加施工難度，安全性和可操作性差。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種應用bim技術的dj180架橋機臨近既有線架梁模擬施工方法，通過bim軟件模擬施工方法，避免施工中碰撞，減小施工難度，保證施工安全性和可操作性，提高工作效率。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：步驟包括：

(1)、在bim中建模：應用bim中的revit軟件1:1建立能真實描述施工方案的三維數字模型，包括環境模型和施工設施模型；

環境模型是施工方案的虛擬布置場地、前置及后置施工工序環境影響因素；

施工設施模型是施工方案采用的機械設備、模板、模具的作業設施；

(2)、模擬施工過程：通過bim中的navisworks軟件進行施工模擬分析，進行施工方案的比選和優化，在施工過程中對架橋機的不同安裝拆解及架梁施工階段進行主要節點的變形監測；

(3)、受力計算：根據步驟(1)中設定的模型參數，應用bim對架梁過程中的受力計算，對施工中的受力進行驗證；

(4)、確定施工最優方案：根據模擬施工過程和受力計算確定最優施工方案；一方面是通過revit軟件確定模型幾何尺寸，并通過navisworks軟件進行施工模擬，優化施工使施工中不會發生碰撞；另一方面通過步驟(3)中受力計算來調整受力保證受力安全可靠；

(5)、視頻制作：通過navisworks軟件對dj180架橋機施工過程進行視頻制作。

作為優選，步驟(1)中施工設施模型包括dj180架橋機、梁片、橋臺、滑軌、龍門架、鋼墩和滑梁小船模型。

作為優選，環境模型的建模：根據施工方案及現場的實測數據，在revit軟件中建立軸網和標高，最終生成環境模型，形成.rvt項目文件；

施工設施模型：根據施工設施廠家提供cad圖及現場設施實測數據，在revit軟件中，先進行施工設施的族的建立，生成.rfa文件，最后將各個設施的族文件導入到項目文件中生成.rvt文件，結合環境模型完成建模。

作為優選，步驟(2)中施工過程為：

dj180架橋機準備-dj180架橋機過孔--架梁-落梁、將運梁車回空并退到梁片位置-人工移梁-落鉤、穩梁-焊梁-退行車-重復以上步驟安裝剩余梁片；

龍門架將梁片吊起-運梁車運梁到架梁位置。

作為優選，人工移梁包括：

(1)、在橋臺的落梁位置上放長滑軌，滑軌下面用鋼墩作支撐，滑軌上擺上放滑梁小船；

(2)、梁片平穩的落到滑梁小船上，用鋼絲繩分別捆綁梁片和橋臺，用倒鏈一端拉在橋臺帽端部，一端鉤住滑梁小船锝拉環，牽動倒鏈，將梁緩緩滑動。

作為優選，步驟(3)的受力計算包括：穩定系數、支座反力、dj180架橋機的機臂單側最大受力和單側輪最大壓力；其中穩定系數：n＝m平/m傾，m傾為傾覆力矩，m平為平衡力矩。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明利用bim技術在架梁施工前對其進行模擬架梁，可發現施工時碰撞點，避免碰撞影響，減小施工難度，保證施工安全性和可操作性，提高工作效率；利用bim模型，通過虛擬現實技術對方案進行全方互動性的直觀展現，推敲dj180架橋機架梁方案的合理性，提供在4d虛擬仿真環境中展示施工方案細化施工流程；依據模型構件的施工動態邏輯關系，通過施工步序的時間任務項驅動模型構件，表達施工方案的虛擬施工過程。在施工前期對架設臨近既有線的架梁各施工流程及施工工藝采用bim技術進行優化完善，保證了在有限的時間內安全正點的完成架梁。

附圖說明

圖1是本發明dj180架橋機過孔工藝步驟1結構示意圖；

圖2是本發明dj180架橋機過孔工藝步驟2結構示意圖；

圖3是本發明dj180架橋機過孔工藝步驟3結構示意圖；

圖4是本發明dj180架橋機過孔工藝步驟4結構示意圖；

圖5是本發明dj180架橋機過孔工藝步驟5結構示意圖；

圖6是本發明dj180架橋機過孔工藝步驟6結構示意圖；

圖7是本發明dj180架橋機架梁工藝步驟1結構示意圖；

圖8是本發明dj180架橋機架梁工藝步驟2結構示意圖；

圖9是本發明dj180架橋機架梁工藝步驟3結構示意圖；

圖10是本發明人工移梁工藝的結構示意圖；

圖11是本發明步驟2模擬施工過程的具體結構流程框圖；

圖12是本發明一個實施例參數設定圖；

圖13是移動荷載作用下工況1的結構示意圖；

圖14是移動荷載作用下工況2的結構示意圖；

圖15是移動荷載作用下工況3的結構示意圖；

圖16是移動荷載作用下工況4的結構示意圖；

圖17是移動荷載作用下工況5的結構示意圖；

圖18是移動荷載作用下工況6的結構示意圖；

圖中：1、0號柱；2、1號柱；3、2號柱；4、3號柱；5、前行車；6、后行車。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本發明適用于臨近既有線的32m、30m、29m、26m、20m跨度的t梁架設，尤其適用于鐵路工程上跨河流、既有公路、穿越建筑物等空間受限的t梁的架設。

本發明一種應用bim技術的dj180架橋機臨近既有線架梁模擬施工方法的一個實施例，

實施例1：

步驟包括：

(1)、在bim中建模：應用bim中的revit軟件1:1建立能真實描述施工方案的三維數字模型，包括環境模型和施工設施模型；

環境模型是施工方案的虛擬布置場地、前置及后置施工工序環境影響因素；

施工設施模型是施工方案采用的機械設備、模板、模具的作業設施；

(2)、模擬施工過程：通過bim中的navisworks軟件進行施工模擬分析，進行施工方案的比選和優化，在施工過程中對架橋機的不同安裝拆解及架梁施工階段進行主要節點的變形監測；

(3)、受力計算：根據步驟(1)中設定的模型參數，應用bim對架梁過程中的受力計算，對施工中的受力進行驗證；

(4)、確定施工最優方案：根據模擬施工過程和受力計算確定最優施工方案；一方面是通過revit軟件確定模型幾何尺寸，并通過navisworks軟件進行施工模擬，優化施工使施工中不會發生碰撞；另一方面通過步驟(3)中受力計算來調整受力保證受力安全可靠；

(5)、視頻制作：通過navisworks軟件對dj180架橋機施工過程進行視頻制作。

視頻制作是為了用視頻來指導施工。

步驟(1)中施工設施模型包括dj180架橋機、梁片、橋臺、滑軌、龍門架、鋼墩和滑梁小船模型。

環境模型的建模：根據施工方案及現場的實測數據，在revit軟件中建立軸網和標高，最終生成環境模型，形成.rvt項目文件；

施工設施模型：根據施工設施廠家提供cad圖及現場設施實測數據，在revit軟件中，先進行施工設施的族的建立，生成.rfa文件，最后將各個設施的族文件導入到項目文件中生成.rvt文件，結合環境模型完成建模。

如圖11所示，步驟(2)中施工過程為：

dj180架橋機準備-dj180架橋機過孔-架梁-落梁、將運梁車回空并退到梁片位置-人工移梁-落鉤、穩梁-焊梁-退行車-重復以上步驟安裝剩余梁片；

龍門架將梁片吊起-運梁車運梁到架梁位置。

人工移梁包括：

(1)、在橋臺的落梁位置上放長滑軌，滑軌下面用鋼墩作支撐，滑軌上擺上放滑梁小船；

(2)、梁片平穩的落到滑梁小船上，用鋼絲繩分別捆綁梁片和橋臺，用倒鏈一端拉在橋臺帽端部，一端鉤住滑梁小船锝拉環，牽動倒鏈，將梁緩緩滑動。

步驟(3)的受力計算包括：穩定系數、支座反力、dj180架橋機的機臂單側最大受力和單側輪最大壓力；其中穩定系數：n＝m平/m傾，m傾為傾覆力矩，m平為平衡力矩。

實施例2：

與實施例1中的步驟相同。

其中dj180架橋機準備包括：

1)、準備工作，停用橋梁線路(含接觸網)。

2)、架橋機機臂前行到指定施工位置，支墊0號、1號柱。

3)、倒0號柱銷子，將0號柱放置墊梁石外側進行支墊。

4)、拆解dj180架橋機1號柱。

5)、1號柱前行至架橋機施工位置處。

6)、將1號柱下降至橋臺墊梁石處，并接長1號柱。對1號柱進行支墊。

7)、穿1號柱拉杠和開口銷，1號柱進行固定。

實施例3：

與實施例1中的步驟相同。

如圖1-圖6所示，其中dj180架橋機過孔工藝為：

1)、收0號、3號柱體、穿銷軸，以1號、2號柱為支點，吊梁行車帶動機臂及0號、3號柱前移13.8m。如圖1所示。

2)、支3號柱，收2號柱與2號柱走行軌離地，1號、3號柱為支點，2號吊梁行車帶2號柱體前行16.9m。如圖2所示。

3)、收3號柱，支2號柱，1號、2號柱為支點，用1號吊梁行車，2號吊梁行車驅動機臂前行18.7m。如圖3所示。

4)、支0號、3號柱體承力穿銷軸，以0號、1號、3號柱為支點，收2號柱與2號柱走行軌，2號吊重行車帶2號柱體與走行軌前行13.7m。如圖4所示。

5)、收1號柱柱體與1號柱走行軌，0號、2號、3號為支點，1號吊重行車帶1號柱與走行軌前行32.7m。如圖5所示。

6)、將曲梁與機臂銷接，解除行車與機臂銷接，行車后退至吊梁位。如圖6所示。

實施例4：

與實施例1中的步驟相同。

如圖7-圖9所示。其中dj180架橋機架梁工藝為：

1)、梁片準備。第一片架設左邊梁。膠輪運梁車運梁至架橋機機臂尾端，前行車吊梁。

2)、前行車與后運梁臺車同步前進到后行車吊梁位。

3)、后行車吊梁，前、后行車同時前行至落梁位置。

實施例5：

與實施例1中的步驟相同。

如圖10所示。其中人工移梁工藝為：

1)、在橋臺的落梁位置上放長6m的60滑軌兩根，鋪設在墊石上與梁底下面，沿移梁方向有2‰的上坡度，滑軌下面用鋼墩作支撐，滑軌上擺上放滑梁小船。

2)、滑梁小船用20cm寬槽鋼焊制，兩端制成船頭坡，并焊支撐擋板，槽內用聚氟乙烯板填平塞緊，涂上黃油.船長1.8m。見附圖：人工移梁軌道示意圖。

滑行系統布置好后，把梁片平穩的落到小船上，兩側在小船上打好支撐，用鋼絲繩分別捆綁梁底和橋臺，然后用倒鏈一端拉在橋臺帽端部，一端鉤住小船锝拉環。見附圖：人工移梁橫截面圖。

牽動倒鏈，將梁緩緩滑動。前后必須同步進行。見附圖：人工移梁縱截面圖。

發生縱向偏差時，如是下坡，梁體發生前移，這時停止拉后端的倒鏈，只拉前端的倒鏈，這時梁體發生一定縱向偏移，再同時拉前后倒鏈，后面拉快點，前面拉慢點，一點一點找平。如是上坡，梁體發生后移，這時停止拉前端的倒鏈，只拉后端的倒鏈，這時梁體發生一定縱向偏移，再同時拉前后倒鏈，前面拉快點，后面拉慢點，一點一點找平。

到位后，兩端用千斤頂將梁頂起，撤去滑行系統，安裝好支座，固定端先落下千斤頂，后活動端落下千斤頂，梁片就位。

首片梁架設結束后，梁片兩端分別采用兩根直徑20cm的圓木，對梁體兩側進行八字形支撐，支撐的間隙用木楔打緊，梁片后端用導鏈與已架設的后方梁片封緊拉好。中間檔橫向連接板未焊接之前不能撤除。

實施例6：

與實施例1中的步驟相同。

如圖12所示，其中架梁過程中受力計算為：

1、參數設置：

32m梁參數：外型尺寸：32.6m*2.6m*3.13m(長*寬*高)；

重量：180t；

機臂橫移量：左、右各750mm；

q：機臂均布荷載q＝1t/m；

p1：0號柱重量p1＝2.8t；

p2：1號柱及曲梁重p2＝12.5+5.2+0.6＝18.3t；

p4：2號柱及曲梁重p4＝12+5.2+0.6＝17.8t；

p3：吊梁小車p3＝10.6t；

p5：3號柱重量p5＝5.6t；

p6：發電機組及托架重量p6＝3.1t；

其中：a指1號柱；b指2號柱。

2、受力計算：

(1)、穩定系數計算：

以長32.6m梁為例：

均布荷載求力矩公式＝(qxl²)/2；

力矩＝力*力臂；

傾覆力矩：m傾＝p1×34.1+(q×35.1²)/2＝2.8×34.1+(1×35.1²)/2＝712t.m

平衡力矩：當反力rb＝0時，即b點的支反力為零時m＝∑mi

m平＝(q×18.9²)/2+p4×16+p3×16+p5×18.5+p6×21.6

＝(1×18.9²)/2+17.8×16+10.6×16+5.6×18.5+3.1×21.6＝803t.m

穩定系數：n＝m平/m傾＝803/712＝1.12＜1.3

由于穩定系數小于1.3所以不滿足要求，當穩定系數大于1.3時才滿足要求。

要在2號柱加配重：(712×1.3-803)/16＝7.7t

實際軌道重量為：3.9×2＝7.8t

平衡力矩：當rb＝0時

m平＝q×18.9²/2+p4×16+p3×16+p5×18.5+p6×21.6+7.8×16

＝1×18.9²/2+17.8×16+10.6×16+5.6×18.5+3.5×21.6+7.8×16＝937t.m

穩定系數：n＝m平/m傾＝937/712＝1.31＞1.3滿足要求；

所以在2號柱上掛上兩個橫移軌道總重7.8t，能夠滿足平衡，滿足穩定系數。

(2)、1號柱和2號柱兩個點的支座反力計算，即a、b兩點的制作反力計算：

ra懸＝(p1×50.1+q×51.1²/2-p5×2.5-p6×5.6)/16+p2+p3＝114.4t

rb懸＝p6+p1+p2+2p3+p4+p5+q*54-ra＝13.3t

架梁工況移動荷載p、固定荷載、均布荷載q分別作用機臂后，橋臺制作反力的計算：

1)、均布荷載作用：如圖12所示：

a點的彎矩：maq＝0

b點的彎矩：mbq＝-1×15.7²/2-4×15.3-3×18.4＝-239.7t.m

跨中彎矩：

mab＝ql²/8+mbq/2＝1×36.9²/8-239.7/2＝51.9t.m

支座反力：

ra＝(1×38.3²/2+2.6×37.3-1×15.7²/2-4×15.3-3×18.4)/36.9+16.3＝32.4t

rb＝1×54+3+2.6+29.1+16.3+3.8-ra＝73.4t

2)、移動荷載作用：

[工況1]1號吊梁小車于尾段起吊梁體，如圖13所示：

移動荷載：q＝10+(90+1)×1.05＝105.6t

支座彎距：

mb^/＝-105.6×3–10×6-236.6＝-613.4t.m

支座反力：

ra^/＝-(105.6×3+10×6)/36.9+32.4＝22.2t

rb^/＝(105.6×39.9+10×42.9)/36.9+73.4＝199.2t

[工況2]1號吊梁小車行至跨中時，如圖14所示：

移動荷載:q＝105.6t

支座彎距：mab^//＝105.6×36.9/4+51.9＝1026.1t.m

支座反力：

ra^//＝(105.6×18.45-10×6)/36.9+32.4＝83.6t

rb^//＝(105.6×18.45+10×42.9)/36.9+73.4＝137.8t

[工況3]2號吊梁小車于尾部起吊梁體，如圖15所示：

移動荷載：q＝105.6t

支座彎距：mb^///＝-105.6×3-236.6＝-553.4t.m

支座反力：

ra^///＝[105.6(28-3)-105.6×3]/36.9+32.4＝95.4t

rb^///＝105.6(11.9+39.9)/36.9+73.4＝221.6t(不考慮3號柱支撐)

[工況4]2號吊梁小車行至2號柱處，如圖16所示：

移動荷載：q＝105.6t

支座反力：rb^////＝105.6(8.9+36.9)/36.9+73.4＝204.5t

[工況5]1、2號吊梁小車行至落梁位，如圖17所示：

移動荷載：q＝105.6t

支座彎距：

ma^////＝mb^////＝0

mab^////＝q*5.9*(2×3+28)/36.9＝574t.m

支座反力：

rb^/////＝q(2×3+28)/36.9+73.4＝170.7t

ra^/////＝q(2×5.9+28)/36.9+32.4＝146.3t

[工況6]機臂橫移750mm柱體單側最大受力，如圖18所示：

一號柱：p1＝146.3×2650/3800＝102tp2＝146.3-102＝44.3t

二號柱：p1＝170.7×2650/3800＝119tp2＝170.7-119＝51.7t

單側輪最大壓力：

一號柱：

二號柱：

進而確定a、b點的受力情況。

工程實例：

新建九景衢鐵路jqjxzq-4標鋪架工程中，婺源站內設置兩座大橋，分別為婺源站大橋(dk202+832.96)與王橋大橋(dk203+144.01)，兩橋6道均為4孔單線橋，共計8孔，架橋機架梁、過孔及進出6道按封鎖要點施工。中鐵六局鋪架分公司采用bim技術指導該施工工藝，使用dj180架橋機對婺源站內架梁進行方案比選和優化施工，安全正點的完成了婺源站內8孔梁的架梁施工。bim施工技術用于指導婺源站內架梁施工收到了南昌鐵路局及業主的一致好評。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。