BIM技術在橋梁工程設計與施工中的應用研究

曹旭光 楊偉名(湘潭大學 土木工程與力學學院，湖南省 湘潭市 411100)

BIM技術在橋梁工程設計與施工中的應用研究

曹旭光 楊偉名
(湘潭大學 土木工程與力學學院，湖南省 湘潭市 411100)

近幾年，隨著橋梁建設項目的不斷增加，BIM（建筑信息模型）技術也逐漸應用到實際建設中，輔助橋梁設計與施工人員完成橋梁建設工程，大幅度地降低了橋梁建設中的安全隱患，提高了橋梁建設的施工質(zhì)量。文章主要研究了BIM技術在橋梁設計、施工中的應用，以期為現(xiàn)代橋梁建設提供一些有價值的參考。

橋梁工程；BIM技術；設計階段；施工階段

BIM技術作為新一代設計理念和技術，其早已被歐美國家用于各種建設項目當中，被譽為建筑領域繼計算機輔助設計（CAD）后的又一大技術變革。目前，我國在建筑行業(yè)已陸續(xù)使用BIM技術，尤其是結構復雜、工程巨大的項目，現(xiàn)已取得了一定的成效。但對于橋梁的建設，BIM技術基本還處于初步探索階段，應用案例相對較少，一些成功的案例有滬昆客專北盤大橋、新白沙沱長江大橋。

BIM（建筑信息模型）技術，主要是用來實現(xiàn)建設項目的物理功能特性的數(shù)字描述與管理的技術，該技術貫穿到項目的全生命周期，包括設計、施工、管理和運維等階段，能夠實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)的共享與應用和保證信息與現(xiàn)實保持協(xié)同[1]。

1 BIM技術在橋梁設計階段的應用

1.1 前期設計

橋梁工程的建設涉及業(yè)主、設計方、施工方等眾多參與方，要想?yún)f(xié)同完成項目，就必須了解彼此之間的意圖和需求。尤其在前期設計橋梁方案的比較與選擇過程中，由于平面圖紙的約束，設計單位和業(yè)主難以溝通及達成統(tǒng)一的想法。基于BIM技術，進行參數(shù)化、信息化和數(shù)字化三維建模，并形成橋梁初步設計效果圖及動態(tài)演示，業(yè)主和項目規(guī)劃者能通過信息模型，更直觀更加科學得去評估項目。三維可視化模型搭建了溝通交流的平臺，將設計理念傳遞給業(yè)主，同時業(yè)主把意見反饋給設計單位，使前期設計方案的選擇高效快捷。圖1為某拱橋模型，建模采用Revit軟件，利用BIM模型三維表達較傳統(tǒng)二維圖紙更清楚、更易理解。

圖2 某拱橋BIM模型

1.2 后期設計

后期設計階段，主要對前期的BIM模型設計橋梁的設計校核、碰撞檢查等。因為橋梁建設中，對于各種指標的要求比較高，為了提高設計質(zhì)量，利用BIM模型能夠使設計人員更好的完成設計結果測試，及時發(fā)現(xiàn)設計問題并做相應的調(diào)整。

BIM模型的建立過程中，及時修改設計圖紙出現(xiàn)的錯誤，有助于減少施工過程中出錯的可能性。基于前期確定的設計方案，運用BIM技術進行更細化的深化建模。采用BIM軟件進行設計校核和碰撞檢查，同時生成分析報告。如果出現(xiàn)問題，則進行二維圖紙修改、再建模、再檢測，直至不在出現(xiàn)設計問題[2]。具體設計優(yōu)化步驟如下：

圖3 設計優(yōu)化步驟

2 BIM技術在橋梁施工階段的應用

2.1 可視化技術交底

利用BIM模型向施工單位進行技術交底，能夠通過BIM模型的可視化性和信息性向施工人員詳細介紹設計思路，避免實際施工工藝與施工圖紙產(chǎn)生分歧的情況。并且，在技術交底時，施工單位也能根據(jù)實際施工經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)設計中的不足，及時設計人員相互討論。對一些施工危險、施工難度大的地方進行協(xié)調(diào)并修正，使項目設計方案現(xiàn)實可實施性更高，極大的避免了施工浪費與質(zhì)量不達標的問題。

2.2 動態(tài)控制

在施工組織設計安排中，利用BIM模型的動態(tài)形式，不僅能夠更直觀的反應施工進度信息，更能夠反映相應階段施工目標完成所產(chǎn)生的施工成本，便于施工成本的控制管理。另外，在施工備料、人員分配與資金安排上也能實現(xiàn)更加精細化的管理與使用，使人員、材料、機械、資金的利用率最大化，提高項目整體施工效益與橋梁建設質(zhì)量。

2.3 安全模擬施工

在安全施工方面，BIM技術能夠提高橋梁施工的安全度，對施工過程中一些安全較大的工程可以實現(xiàn)利用BIM模型進行模擬仿真測試。比如，在施工的模板吊裝過程中，模板會發(fā)生自由擺動，調(diào)動過程中如果模板擺動過大，有可能發(fā)生墜落，對下方工作人員造成生命威脅。因此可以實現(xiàn)利用BIM技術對模板的擺動區(qū)域進行仿真模擬，確定安全區(qū)域與危險區(qū)域。在實際施工中，組織人員撤離到安全區(qū)域，在危險工作區(qū)域設置隔離帶，保證施工人員的人身安全。

3 存在的問題

3.1 BIM設計標準尚未統(tǒng)一

當前各行業(yè)對于設計方提供BIM設計成果尚且沒有統(tǒng)一的標準，另外目前大部分設計院自身的企業(yè)BIM標準也尚未正式建立。

3.2 當前國內(nèi)BIM軟件開發(fā)不足

歐美發(fā)達國家對BIM技術的軟件已比較成熟，而我國對國外軟件的深入研究不足，缺乏國產(chǎn)核心軟件，當國外軟件與國內(nèi)現(xiàn)實情況不符是，勢必造成了技術應用與操作的不便。

3.3 BIM建模規(guī)范有待完善

項目建設中涉及到不同參與方、不同建模軟件，如果沒有統(tǒng)一的建模規(guī)范標準，就無法確保模型轉換過程中的完整性、可讀性。

4 總結與展望

BIM技術作為現(xiàn)階段橋梁建筑中的最新技術，其應用效果突出與可視化強等特點必定使得該項技術在未來建造工程中擔負愈加重要的使命，雖然當前BIM在實際應用中會遇到對口軟件、執(zhí)行標準的缺乏，但是隨著其施工應用的不斷廣泛，其功能必將逐漸完善，今后必將為建筑行業(yè)提供更大的幫助。

[1]劉智敏,王英,孫靜,賈英杰,高日.BIM技術在橋梁工程設計階段的應用研究[J].北京交通大學學報,2015（06），80-84.

[2]李紅學,郭紅領,高巖,劉文平,韋笑美.基于BIM的橋梁工程設計與施工優(yōu)化研究[J].工程管理學報,2012（06），48-52.

[2]錢楓.橋梁工程BIM技術應用研究[J].鐵道標準設計,2015（12），50-52.

[3]高晶晶,鄒俊楨,張金鑰.BIM技術在橋梁施工中的應用[J].西部交通科技,2016 （01），57-61.

[4]劉延宏.BIM技術在鐵路橋梁建設中的應用[J].鐵路技術創(chuàng)新,2015（03），47-50.

[5]胡杰.BIM技術在橋梁施工設計中的應用探索[J].鐵路技術創(chuàng)新,2014（02），63-67.

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1007-6344（2016）04-0085-01