钢筋下料有哪些机械(基于技术钢筋下料优化研究及应用的研究)

徐后生 李枝军 何初生 陆生华 景国庆 王国香南京市路桥工程总公司 南京工业大学土木工程学院 东南大学交通学院摘 要：为了降低预制装配式桥梁钢筋分项工程的成本，提高钢筋使用率，实现钢筋智能化加工制造，应用BIM技术，提出了一种基于Monte Carlo模拟与整数线性规划的智能化钢筋下料优化方法。
通过CATIA软件建立桥梁普通钢筋三维模型并自动提取钢筋相关数据信息，实现钢筋尺寸、数量等属性的批量自动获取；然后，对钢筋长度、根数进行处理，建立钢筋加工剪裁初步方案；在此基础上，根据工程需求，利用整数线性规划方法对初步加工方案进行组合优化，提出满足钢筋总用量最少优化目标的钢筋下料优化方法，同时获取钢筋最优加工剪裁方案和下料次数。
将该方法应用于南京312国道预制拼装项目，实现了钢筋下料优化的自动化、智能化，避免人为因素造成的原材料损失。
关键词：桥梁BIM模型;钢筋混凝土梁制造;整数线性规划;下料优化;装配式混凝土桥梁作为工业化建造技术的一种实践方案已经在上海、长沙、成都、无锡等多个城市高架桥建设项目中进行了应用。
随着混凝土桥梁的预制装配工艺被广泛应用，预制装配式混凝土桥梁也逐渐成为研究热点，桥梁结构是各种材料组合而成的产品，材料费用一般占工程成本比例较大，钢筋又作为材料中的主材，由于钢筋单价较高，钢筋的造价在建筑成本中的比重较大[1]。
因此，对钢筋工程进行成本控制显得尤为重要。
目前，在钢筋下料优化领域，通常采用经验丰富的工人制定钢筋下料单，存在以下问题：受人工因素的影响，在制定每日钢筋下料剪裁任务时，会造成不同程度的钢筋资源浪费；自动化程度低，一项下料工作的完成需要多人共同配合完成，增加了工程用人成本。
近年来随着BIM技术在国内的推广应用，使得智能化建造与工程项目的结合越来越紧密，智能化技术的应用在降低工程成本提高施工效率等方面效果显著。
采取桥梁BIM模型与科学的计算方法对钢筋下料方案进行研究，借助计算机辅助求解，可以消除人工因素影响，降低钢筋损耗。
王策等[2]从建立钢筋的管理制度，提出了优化下料的技巧。
王伟等[3]借助利用线性规划求解得出钢筋优化下料方案。
曾绍武等[4]以实现桥梁BIM模型可视化、施工进度控制动态化、信息数据采集智能化等为目标，提出了一种桥梁BIM模型精细化构建的方法和思路。
周应华等[5]基于VB语言进行二次开发，实现了工程量统计表格的自动批量化填写，显著提升复杂结构桥梁工程量统计的效率和精度。
但目前研究并未针对桥梁BIM技术与实际工程相结合展开研究。
本文在传统钢筋下料优化思路的基础上，提出了基于BIM模型的智能钢筋下料优化方法，包括构建钢筋三维模型并批量提取钢筋参数、钢筋数据预处理得出剪裁方案，降低求解时间复杂度、利用整数线性规划实现全局最优剪裁方案与使用次数的求解。
1 依托工程概况本文以312国道南京绕越高速公路至仙隐北路段改扩建工程G312NJ-SG5标段(以下简称312工程)为依托，该项目是江苏第一座预制装配式桥梁项目。
主线及上下匝道桥上部结构主要采用简支预应力混凝土预制小箱梁，小箱梁标准跨径有30 m、35 m、40 m。
下部结构中A型桥墩88个、B型桥墩28个、C型桥墩29个、D1型桥墩7个、D2型桥墩3个、E型桥墩3个、F型桥墩1个，桥台2个，主线高架桥墩台总计161个。
桥梁结构构造见图1和图2。
图1 装配式构件离散图 图2 箱梁配筋 2 全预制装配式桥梁BIM精细化建模优化数据