BIM技术在国内已逐渐往成熟的阶段发展，其在工程项目中的应用成果也越来越丰硕，在中环国定东路下匝道工程项目中，BIM的创新应用主要体现在以下方面：

一、项目概况

新建国定东路下匝道为城市快速路出口匝道，对完善中环路北段匝道系统，缓解现有中环线内圈国定路下匝道交通压力降起到重要作用。新建国定东路下匝道工程自中环线内圈五角场环岛“彩蛋”以东约120m处拼桥引出，与中环线并行至国定东路路口右转，沿国定东路中分带位置布置，跨越规划安波路后接地，匝道工程全长约520m。

上部结构主线拼桥WS1#~WS6#墩直线段采用简支变连续小箱梁结构，底宽1.5m，顶宽4m，两侧为斜腹板，有挑臂，桥宽方向由1片梁组成，共5榀小箱梁；WS6#~WS7#墩变宽段采用钢-砼叠合梁结构，叠合梁的外侧形状与小箱梁一致，钢结构部分高度为1.75m，顶层混凝土部分厚度为0.25m，叠合梁高度为2m。匝道结构外形与拼桥一致。WS7#~WS10#墩为弯道钢结构连续梁外侧形状与小箱梁一致，底宽为5.2m，顶宽7.7m，梁高2m；WS10#~WS16#墩为35m简支小箱梁，共6联，小箱梁底宽1.5m，顶宽3.6m，桥宽方向由2片梁组成，共12榀，湿接缝0.5m。

下部结构主线拼桥WS1#~WS7#墩立柱为下圆上方开花型，其中WS7#墩采用双墩型式。立柱下部断面为圆形Φ1400mm，立柱顶部为1.9×1.9m的正方形，主线拼桥为钢筋混凝土承台7×3×2m。承台、立柱采用预制拼装施工，共8座预制承台和8根预制立柱。匝道钢结构段立柱下部断面为圆形Φ1600mm，上部接平头盖梁，5.5×1.9×1.6m。小箱梁段立柱下部为圆形Φ1600mm，上部接倒T型盖梁，倒T型盖梁外侧与小箱梁外轮廓一致。匝道承台为钢筋混凝土结构5.8×3.7×1.6m，桥台采用与老桥匝道一致的重力式桥台。承台、桥台采用现浇施工，立柱、盖梁采用预制拼装施工，共8根预制立柱和8榀预制盖梁。

二、项目BIM专项及创新应用

2.1基于BIM的参数化设计

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司摒弃了传统的二维设计图的设计方式，也突破BIM两张皮的观念。在设计阶段就介入BIM技术，使用达索的CATIA软件对于国定东路下匝道项目进行设计建模。

叠合钢箱梁设计模型

桥梁结构建模使用Catia2015X平台软件，依据桥梁专业构件的拆分原则，桥梁结构分为上部小箱梁、组合梁、钢箱梁等，下部桥墩、承台、桩基还有桥台，另外包含附属路灯、桥面铺装、防撞栏杆等结构。主要用平台软件中的市政工程模块按照不同构件类型进行建模。

由不同桥梁工程师同时在软件平台上进行协同建模，建立不同结构类型的构件模板，模板由参数驱动，然后按照骨架驱动的方法，将构件模板按部位实例化并最终形成整体桥梁结构模型；整个桥梁结构模型可以通过设计参数的调整来适应设计变更需求，实现与设计的同步更新。同时通过改变构件模板中的设计参数，模板可以适应同一类型的不同变化形式，在同类项目中也可以通用。

新建桥墩立柱为了和原中环桥墩形式保持一致，采取了下部为圆形上部为方形的创新结构形式。常规的二维设计手段对于得到真实准确的设计空间曲线要花费相当大的精力，而且也很难在设计平面图纸上进行恰当清楚表达，也就难以交付施工单位进行准确加工制造模板。

采用Catia2015X平台软件，按照设计意图进行桥墩立柱的三维模型建立。通过强大的空间建模功能，建立真实的理论实体模型，并由理论模型得到变化曲线的准确设计参数，据此更新修正二维图纸中的表达，同时为了更加清晰辅助施工单位进行理解，还将理论实体模型的等轴侧视图放置在图纸上。同时理论的实体模型也为后续的施工模板的制造提供了数字化理论依据，有效的保证了加工制造的精确性。

立柱半径反向计算

2.2工程量统计

设计中钢结构的工程量统计要按照板件进行分类统计并汇总，对于常规的直线桥梁，统计比较准确，而对于弯桥特别是空间复杂曲线桥梁，准确统计很难做到，并且统计工作量也十分巨大。本项目中钢结构桥梁的线形均是空间三维曲线，细节构造也比较复杂，设计的难度很大，准确统计工程量也很难用常规方法做到，并且对于设计变更很难快速更新。

采用三维方式建立模型，可以得到精准的实体模型，据此模型在软件中定义工程量统计的具体的格式和内容，就可以统计出各个板件的工程量并汇总，并且工程量和模型具有关联性，模型的修改可以同步更新到工程量的统计中。实际中由本项目钢结构模型得出的工程量比设计人工统计的工程量要少出5%左右的钢材重量，为钢结构加工用量节省提供了一定的理论依据。

2.3国定东路下匝道BIM项目管理平台

项目施工管理的内容纷繁复杂，工程例会的文件也主要以纸质资料为主，与其他不同单位部门交接频繁，现代化的管理手段比较缺乏，工程进度比较难以有效控制。

建立BIM施工管理平台，项目模型中包含设计、施工等实际信息，结合实际管理流程，更加直观与高效的对项目信息进行有重点的汇总与记录。将实际进度与计划进度进行形象对比，实时有效掌控施工进度，及时作出进度调整。管理预制构件状态信息，实时掌握预制构件的完成状态以及完成数量。施工监控数据的汇总统计，可以清晰反映其历史发展趋势，提早做出预警提示；一般文档的分类汇总，可以便捷的调阅查询，减少纸质资料，提高无纸化办公的程度。

项目管理平台主要应用功能：三维信息可视化、属性查询、文档管理、PM2.5检测、构件筛选、进度修改录入、进度动画模拟、双屏进度对比、进度汇报材料管理、地下数据监控。

2.4预制构件深化设计与数字化加工

采用Revit软件建立高架桥的桩基、承台、立柱、盖梁等构件的BIM模型，建模深度依据《上海市建筑信息模型应用指南》进行，为LOD500深度，包含构件配筋型号、直径、形状、长度等信息，并包括各构件波纹管、预埋件、吊点等模块位置的参数信息，创建的BIM模型如图所示，整体BIM模型如图所示。

2.5预制拼装模拟

三维激光扫描仪是一种先进的主动传感系统,它以一定的规律发出受控制的激光照射到目标,然后再通过接收由目标反射回来的激光获得物体表面的三维信息，因此，三维激光扫描仪能够全天候快速、连续、自动地获取数据,与传统的测量方法相比具有高精度、高密度、高效率和低成本等优点。

本项目借助三维激光扫描仪的优点对钢结构预制拼装进行数字化处理，得到钢结构节段的点云数据模型。依据点云模型进行钢结构拼接断面尺寸测量，对比分析其拼接断面制造误差；利用点云模型进行钢结构节段的拼接模拟，选定参考基点，得到拼接的空间点位误差，也可以得到完整的钢结构拼接完整纵向线形，以校核钢结构拼接后的线形偏差。数字模拟的效率比钢结构加工厂人工拼装更加高效，也更加精准，提前发现制造误差，有效管理加工质量。

2.6计算机仿真现实系统技术

在可视化应用的基础上，通过VR虚拟现实技术对翻交方案、吊装模拟的结果进行展示，可同道路交警主管部门高效地沟通协商方案的可行性，解决翻交方案中不科学之处。

三、项目BIM应用总结

本项目在施工准备阶段和施工实施阶段，积极推进BIM全生命周期的应用推广，从设计到施工真正做到了BIM的落地。包括基于BIM的参数化设计、工程量统计、钢筋数字化加工、基于二维码和4D技术的材料和堆场管理、基于BIM和二维码技术的全过程状态信息监控、三维扫描的预制拼装模拟，还有根据市政特点开发的道路翻交展示平台、吊装方案模拟系统等技术，在推进这些应用付诸实际后，也对项目的管理、质量、经济和进度等带来了颇多好处和效益。

本项目中，采用了BIM技术得到了显著的成果。直接使用BIM进行参数化设计大大减少设计变更的流程，在会议讨论时能够直接在模型上进行修改并得以体现。现场，在预制工厂信息化项目管理下，平均相比传统现场现浇工艺减少人工8人，提升成品率9.8%，提升工期2个月，综合节约成本65万之多。

在道路翻交中，通过道路翻交方案展示平台减少多余的道路指示牌13块、人非隔离栏400m。

通过应用证明，引入BIM技术使全生命周期落地，同时通过计算机仿真现实系统技术，将BIM的可视化不仅仅停留在展示，而让可视化落地、让可视化融合方案，走进项目，实现真正意义上的BIM信息可视化。

来源：上海建工四建集团有限公司 版权归原作者所有

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