“基于BIM的鐵路工程節段預制拼裝式橋墩關鍵技術研究”
通過國鐵集團科研課題結題驗收

發布時間:2021-03-24 【字體:

      節段預制拼裝式建造技術具有施工速度快、工程質量好、勞動力需求低、綠色環保的優勢。本課題針對鐵路工程節段預制拼裝式橋墩,從拼裝墩設計技術、性能試驗、施工技術及BIM技術等方面進行系統研究。

  設計技術方面,開展了結構形式、連接形式、設計與計算等方面的研究。針對板式墩、空心墩和框架式墩等不同結構形式,提出了多種連接形式和建造方案,適應不同工程和建設條件。開展了預制拼裝橋墩線剛度、壓彎強度、抗剪強度和抗震性能研究,提出了鐵路拼裝墩設計和計算原則,編制了《鐵路工程節段預制拼裝橋墩技術指南》。

  性能試驗方面,開展了拼裝墩連接錨固材料性能、灌漿材料性能、拼裝墩節段間UHPC接縫性能、拼裝墩接縫抗剪性能、拼裝墩靜動力和抗震性能、基于自復位和可恢復功能的拼裝墩性能,首次通過現場足尺寸試驗開展拼裝墩結構性能研究。

  施工技術方面,開展了節段預制施工關鍵技術,解決了節段預制施工過程中鋼筋定位、連接件安裝、精度控制等關鍵問題,形成了一套節段預制施工工藝;研究了各類連接施工重、難點技術,通過套筒灌漿、坐漿料和灌漿料性能工藝試驗研究,總結了關鍵工藝;研發了墩身預埋鋼筋定位裝置、吊耳、精調定位裝置等系列工裝,實現了拼裝墩的精確定位、快速安裝;提出了施工質量控制標準,形成了作業指導書。

  BIM技術方面,開展了BIM+裝配式前沿技術研究,提出了BIM技術在拼裝結構全生命周期應用流程和架構;采用“骨架-模板”法實現了BIM精細化模型,開展了精細化設計研究;提出基于BIM+3D GIS軟件的全新施工仿真分析方法,成功開展了預制拼裝式橋墩的工序級施工仿真;開發出快速創建橋墩鋼筋的BIM程序,實現鋼筋自動化加工;形成基于BIM的裝配式結構信息化管理平臺。

  課題創新成果包括:

  1)系統研究鐵路拼裝墩裝配式建造技術,提出適用于鐵路一般段落、臨近或跨越營業線、跨海橋梁等工程拼裝墩應用技術方案,創新和拓展了高震區拼裝墩結構形式和連接形式。

  2)提出了鐵路拼裝墩設計和計算原則,形成了預應力拼裝墩抗彎、抗剪計算方法以及高震區拼裝墩抗剪設計要求。

  3)通過試驗研究了鐵路拼裝墩在抗剪、抗震、自復位和可恢復等方面的力學性能,創新了UHPC在拼裝墩中的應用,研發了新型灌漿套筒。

  4)形成了拼裝墩預制、拼裝和質量控制成套施工方法,研發了系列工裝裝備。

  5)將BIM技術應用于拼裝墩建造,提出了全生命周期BIM應用流程和架構。

  6)首次將預制拼裝橋墩成功應用于高速鐵路工程,將鋼筋套筒灌漿連接技術成功應用于鐵路橋梁工程,首次應用跨運營鐵路全預制拼裝式框架墩,首次應用預制拼裝式橋梁疏散通道。

  課題申請專利20項,其中已實審發明專利10項,已通過實用新型專利授權18項;編制技術指南建議稿1項;取得工法1項;發表論文18篇。

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