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“基于BIM的铁路工程节段预制拼装式桥墩关键技术研究”
通过国铁集团科研课题结题验收

发布时间:2021-03-24 【字体:

      节段预制拼装式建造技术具有施工速度快、工程质量好、劳动力需求低、绿色环保的优势。本课题针对铁路工程节段预制拼装式桥墩,从拼装墩设计技术、性能试验、施工技术及BIM技术等方面进行系统研究。

  设计技术方面,开展了结构形式、连接形式、设计与计算等方面的研究。针对板式墩、空心墩和框架式墩等不同结构形式,提出了多种连接形式和建造方案,适应不同工程和建设条件。开展了预制拼装桥墩线刚度、压弯强度、抗剪强度和抗震性能研究,提出了铁路拼装墩设计和计算原则,编制了《铁路工程节段预制拼装桥墩技术指南》。

  性能试验方面,开展了拼装墩连接锚固材料性能、灌浆材料性能、拼装墩节段间UHPC接缝性能、拼装墩接缝抗剪性能、拼装墩静动力和抗震性能、基于自复位和可恢复功能的拼装墩性能,首次通过现场足尺寸试验开展拼装墩结构性能研究。

  施工技术方面,开展了节段预制施工关键技术,解决了节段预制施工过程中钢筋定位、连接件安装、精度控制等关键问题,形成了一套节段预制施工工艺;研究了各类连接施工重、难点技术,通过套筒灌浆、坐浆料和灌浆料性能工艺试验研究,总结了关键工艺;研发了墩身预埋钢筋定位装置、吊耳、精调定位装置等系列工装,实现了拼装墩的精确定位、快速安装;提出了施工质量控制标准,形成了作业引导书。

  BIM技术方面,开展了BIM+装配式前沿技术研究,提出了BIM技术在拼装结构全生命周期应用流程和架构;采用“骨架-模板”法实现了BIM精细化模型,开展了精细化设计研究;提出基于BIM+3D GISApp的全新施工仿真分析方法,成功开展了预制拼装式桥墩的工序级施工仿真;开发出快速创建桥墩钢筋的BIM程序,实现钢筋自动化加工;形成基于BIM的装配式结构信息化管理平台。

  课题创新成果包括:

  1)系统研究铁路拼装墩装配式建造技术,提出适用于铁路一般段落、临近或跨越营业线、跨海桥梁等工程拼装墩应用技术方案,创新和拓展了高震区拼装墩结构形式和连接形式。

  2)提出了铁路拼装墩设计和计算原则,形成了预应力拼装墩抗弯、抗剪计算方法以及高震区拼装墩抗剪设计要求。

  3)通过试验研究了铁路拼装墩在抗剪、抗震、自复位和可恢复等方面的力学性能,创新了UHPC在拼装墩中的应用,研发了新型灌浆套筒。

  4)形成了拼装墩预制、拼装和质量控制成套施工方法,研发了系列工装装备。

  5)将BIM技术应用于拼装墩建造,提出了全生命周期BIM应用流程和架构。

  6)首次将预制拼装桥墩成功应用于高速铁路工程,将钢筋套筒灌浆连接技术成功应用于铁路桥梁工程,首次应用跨运营铁路全预制拼装式框架墩,首次应用预制拼装式桥梁疏散通道。

  课题申请专利20项,其中已实审发明专利10项,已通过实用新型专利授权18项;编制技术指南建议稿1项;取得工法1项;发表论文18篇。

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