一种基于BIM的0#块装配式托架设计及其施工方法技术

本发明专利技术提供一种基于BIM的0#块装配式托架设计及其施工方法，全三维设计及检算，提高0#块全装配式托架的优化效率及可行性，托架采用灯笼架代替了满堂支架的搭设，利用分配梁及三角架将受力传递至墩柱中，稳定了结构的稳定性，同时全装配式的设计减少了施工时间，降低了施工难度及风险，以解决现有方法中存在的效率低、修改繁琐、结构检算误差大、支架安拆难度高、施工风险高等问题。属于建筑工程领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的0#块装配式托架设计及其施工方法
本专利技术涉及一种基于BIM的0#块装配式托架设计及其施工方法，属于建筑工程领域。
技术介绍
0#块的施工作为桥梁工程中的重点施工工序，施工时均需要搭设支架。目前，国内首先是利用CAD平面设计支架并出施工图，现场预埋三角架安装孔洞，然后待混凝土强度达标后吊装焊接三角托架，再在用横梁焊接连接各三角架，最后在三角架上满铺工字钢分配梁及安装满堂支架，作为0#块模板及操作平台的支撑体系。该方法存在以下几点问题：第一，CAD平面设计效率低，修改繁琐且无法形象直观的表达，技术交底效果差；第二，设计结果检算采用手算，计算结果存在较大的误差；第三，传统的0#支架施工繁琐，耗时长且施工安全风险高。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于BIM的0#块装配式托架设计及其施工方法，以解决现有方法中存在的效率低、修改繁琐、结构检算误差大、支架安拆难度高、施工风险高等问题。为实现上述目的，拟采用这样一种基于BIM的0#块装配式托架，桥墩的相对两侧对称施工有多组三角托架，两侧的多组三角托架上对称固定有灯笼架，每一侧的三角托架上沿三角托架的分布方向铺设有分配梁，灯笼架的底部均固定于分配梁上，且灯笼架的立柱上端还固定有卸荷块，卸荷块的上端具有模板承载面，且模板承载面向桥墩所在方向倾斜向下设置。前述全装配式托架中，所述灯笼架是由四个灯笼架立柱沿方形四角分布而成，相邻两个灯笼架立柱之间通过剪刀撑连接固定；前述全装配式托架中，灯笼架立柱上下两端分别固定有连接钢板，灯笼架立柱与分配梁和卸荷块之间均通过连接钢板固定连接。其施工方法包括：1)三维BIM建模①依据施工设计图利用AutodeskInventor软件建立桥墩及0#块三维实体模型；②根据桥墩及0#块三维模型，确定支架各部分的标高及位置；③利用AutodeskInventor软件按上述结构进行全装配式托架设计；2)受力分析①首先采用AutodeskInventor软件自带的结构件受力分析模块进行初步验算，初步确定结构受力是否可行，如果检算不通过，进行结构的优化直到检算通过；②再将模型进行数据格式转换后，导入无网格分析软件AltairSimSolid中进行结构验算与AutodeskInventor中分析结果进行对比，分析检算存在差异的原因，并进行调整；③最后导入AnsysWorkbench中进行最终结构检算，验证0#块全装配式托架结构的可行性并与AutodeskInventor、AltairSimSolid软件分析结果进行对比，分析原因，调整边界条件的赋予值，减少各软件检算的差异，增强结构检算的可行性；④依据检算结果，进行结构的计算书编制。经上述2)受力分析可行性通过后，即可进行如下操作：3)技术交底①采用AutodeskInventor软件自带的出图模块的功能导出0#块托架的二维加三维施工平面图，并统计各型号钢材的数量导出BOM数量表为材料采购提供参考依据；②利用三维模型直接对工人进行三维可视化交底，形象直观展示，说明施工中的控制性指标如工字钢型号，长度数据，再提供给工人施工平面图，加深工人对结构件的理解，降低施工中存在的误差；该装配式支架的加工方法如下：①三角托架由Ⅰ45a横杆、Ⅰ45a立杆、Ⅰ45a斜杆形成三角形托架，三角形托架内设Ⅰ32a斜向撑杆焊接构成；②灯笼架采用型钢及钢管进行焊接而成，灯笼架的立柱采用Φ350x10mm钢管，横杆采用I20a工字钢，剪刀斜撑采用16槽钢；灯笼架长2.2m(横桥向)，宽2.5m(顺桥向)，前排立柱高2.66m，后排立柱高2.33m，立柱两端距底部及顶部0.3m用I20工字钢进行焊接成一个整体，形成灯笼架构件，灯笼架每个面用[16槽钢焊接剪刀撑，增加灯笼架整体稳定性；灯笼架底部及顶部焊接厚16mm，尺寸分别为950x950mm、600x600mm钢板，钢板与钢管焊接后四周采用0.3mx0.3m三角钢板焊接钢管与钢板，每端不少于4个；灯笼架顶部钢板开孔形成法兰钢板，每块钢板开孔不少于8个孔，每边3个螺栓孔，螺栓孔距钢板边缘7cm，螺栓孔间距为23cm，螺栓孔直径为28mm；每个0#块施工加工4个灯笼架体，在灯笼架立柱顶部设置卸荷块，卸荷块采用Φ350x10mm钢管，高度为0.25m，在卸荷块两端底部及顶部焊接厚16mm，尺寸为600x600mm钢板，钢板与钢管焊接后四周采用0.3mx0.3m三角钢板焊接钢管与钢板，每端不少于4个；卸荷块底部钢板开孔形成法兰钢板，每块钢板开孔不少于8个孔，每边3个螺栓孔，螺栓孔距钢板边缘7cm，螺栓孔间距为23cm。该装配式支架的安拆方法如下：①三角托架安装按设计定好位置及标高吊装三角托架，并固定到位；②分配梁安装在托架顶部水平方向距墩身3m安装3根工字钢,在距最外侧工字钢1.89m安装另外一组3根I32a工字钢,每根工字钢间距均为30cm；每组工字钢之间横桥向每间距1m用1cm厚钢板焊接连接为一个整体；分配梁两侧与托架横梁之间采用螺纹钢筋进行焊接限位，避免分配梁滑动；③灯笼架及卸荷块安装在安装好的分配梁顶部，直接吊装已加工完成的灯笼架，每个墩身纵向两侧各安装两个，灯笼架横桥向最近立柱距箱梁中线为0.85m，纵向最近立柱距墩帽投影边线为54cm；灯笼架底部与分配梁之间用钢筋进行焊接限位，两个灯笼架之间用槽钢进行临时焊接剪刀撑，增加灯笼架之间整体稳定性；卸荷块与灯笼架立柱之间采用螺栓进行连接，每个立柱与卸荷块之间螺栓不得少于8颗且全部套上双螺帽，以保证卸荷块与灯笼架之间的有效连接；④模板安装连续梁0#块底模采用挂篮底模进行安装，挂篮底模系统在卸荷块上进行组装完成，挂篮后横梁直接设置在后排卸荷块上，卸荷块前排设置与挂篮前横梁相同高度及强度的横梁，支撑挂篮底系统，并用型钢焊接限位槽口，防止滑移；挂篮后横梁与支撑横梁安装完毕后，采用两根钢丝绳把后横梁固定到底部牛腿支架上，再进行安装底模纵向分配梁及挂篮前横梁，后横梁与底模纵向分配梁之间采用原挂篮设计的螺栓连接，挂篮前横梁与底模纵向分配梁螺栓连接；底模纵向分配梁安装完毕后进行底模铺装，在底模纵向分配梁顶部铺设挂篮底模，调整挂篮底模在设计位置；连续梁0#块侧模安装时，在挂篮前后横梁顶面安装工字钢，每侧设置2根，工字钢与后横梁及前支撑横梁之间采用型钢进行焊接限位；侧模鹰架底部安装在I45a工字钢顶面，安装侧模时用型钢在底板与侧模支架进行焊接临时支撑，两侧模板安装完毕后，顶部两端采用工字钢进行焊接连接成一个整体，模板之间采用精轧螺纹钢进行对拉；⑤装配式架体拆除a.连续梁0#块浇筑及张拉压浆完成后，方可拆除0#块承重体系。b.承重体系拆除前，先用精轧螺纹钢把挂篮底模系统锚固在梁体底板上，锚固点设置在挂篮横梁截面上，每个截面布置4个锚固点，底板锚固点设置在距腹板内侧40cm，翼缘板锚固点设置在距腹板位置40cm，锚固点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM的0#块装配式托架，其特征在于：桥墩(1)的相对两侧对称施工有多组三角托架(2)，两侧的多组三角托架(2)上对称固定有灯笼架(3)，每一侧的三角托架(2)上沿三角托架(2)的分布方向铺设有分配梁(4)，灯笼架(3)的底部均固定于分配梁(4)上，且灯笼架(3)的立柱上端还固定有卸荷块(5)，卸荷块(5)的上端具有模板承载面，且模板承载面向桥墩(1)所在方向倾斜向下设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的0#块装配式托架，其特征在于：桥墩(1)的相对两侧对称施工有多组三角托架(2)，两侧的多组三角托架(2)上对称固定有灯笼架(3)，每一侧的三角托架(2)上沿三角托架(2)的分布方向铺设有分配梁(4)，灯笼架(3)的底部均固定于分配梁(4)上，且灯笼架(3)的立柱上端还固定有卸荷块(5)，卸荷块(5)的上端具有模板承载面，且模板承载面向桥墩(1)所在方向倾斜向下设置。


2.根据权利要求1所述一种基于BIM的0#块装配式托架，其特征在于：所述灯笼架(3)是由四个灯笼架立柱沿方形四角分布而成，相邻两个灯笼架立柱之间通过剪刀撑连接固定。


3.根据权利要求1所述一种基于BIM的0#块装配式托架，其特征在于：灯笼架立柱上下两端分别固定有连接钢板，灯笼架立柱与分配梁(4)和卸荷块(5)之间均通过连接钢板固定连接。


4.权利要求1所述0#块施工全装配式托架的施工方法，其特征在于，具体方法包括：
1)三维BIM建模
①依据施工设计图利用AutodeskInventor软件建立桥墩及0#块三维实体模型；
②根据桥墩及0#块三维模型，确定支架各部分的标高及位置；
③利用AutodeskInventor软件按上述结构进行全装配式托架设计；
2)受力分析
①首先采用AutodeskInventor软件自带的结构件受力分析模块进行初步验算，初步确定结构受力是否可行，如果检算不通过，进行结构的优化直到检算通过；
②再将模型进行数据格式转换后，导入无网格分析软件AltairSimSolid中进行结构验算与AutodeskInventor中分析结果进行对比，分析检算存在差异的原因，并进行调整；
③最后导入AnsysWorkbench中进行最终结构检算，验证0#块全装配式托架结构的可行性并与AutodeskInventor、AltairSimSolid软件分析结果进行对比，分析原因，调整边界条件的赋予值，减少各软件检算的差异，增强结构检算的可行性；
④依据检算结果，进行结构的计算书编制。


5.根据权利要求4所述0#块施工全装配式托架的施工方法，其特征在于，经上述2)受力分析可行性通过后，进行技术交底：
①采用AutodeskInventor软件自带的出图模块的功能导出0#块托架的二维加三维施工平面图，并统计各型号钢材的数量导出BOM数量表为材料采购提供参考依据；
②利用三维模型直接对工人进行三维可视化交底，形象直观展示，说明施工中的控制性指标数据，再提供给工人施工平面图。


6.根据权利要求4所述0#块施工全装配式托架的施工方法，其特征在于，该装配式支架的加工方法如下：
①三角托架(2)由Ⅰ45a横杆、Ⅰ45a立杆、Ⅰ45a斜杆形成三角形托架，三角形托架内设Ⅰ32a斜向撑杆焊接构成；
②灯笼架(3)采用型钢及钢管进行焊接而成，灯笼架(3)的立柱采用Φ350x10mm钢管，横杆采用I20a工字钢，剪刀斜撑采用16槽钢；灯笼架(3)横桥向长2.2m，顺桥向宽2.5m，前排立柱高2.66m，后排立柱高2.33m，立柱两端距底部及顶部0.3m用I20工字钢进行焊接成一个整体，形成灯笼架构件，灯笼架(3)每个面用[16槽钢焊接剪刀撑；灯笼架(3)底部及顶部焊接厚16mm，尺寸分别为950x950mm、600x600mm钢板，钢板与钢管焊接后四周采用0.3mx0.3m三角钢板焊接钢管与钢板，每端不少于4个；灯笼架(3)顶部钢板开孔形成法兰钢板，每块钢板开孔不少于8个孔，每边3个螺栓孔，螺栓孔距钢板边缘7cm，螺栓...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮忠栎，胡光全，谢显龙，雍婷婷，彭志军，陈薇舟，赵仕玲，
申请(专利权)人：中铁二局第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52