BIM在橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化中的應(yīng)用研究

摘 要：BIM使橋梁施工設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計(jì)，使用基于BIM的軟件系統(tǒng)，先進(jìn)行結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)，然后通過(guò)生成二維的工程圖，再將工程圖交付于施工現(xiàn)場(chǎng)。因此有效使用建筑信息模型（BIM），能夠提高橋梁工程設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)的進(jìn)程，另一方面，也能發(fā)現(xiàn)橋梁工程設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，最終達(dá)到優(yōu)化的作用。BIM將極其復(fù)雜、抽象的二維橋梁平面描述成細(xì)致、直觀的三維橋梁模型，能夠使得設(shè)計(jì)師對(duì)橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程的把控更為高效、明確，從而減少設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)精度和質(zhì)量，最終讓橋梁的設(shè)計(jì)更加精細(xì)化，讓施工的工序也更加層次分明，從而加快了施工的進(jìn)程。此次研究能夠?yàn)檩^為復(fù)雜且大型的橋梁工程設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：BIM；橋梁工程設(shè)計(jì)；施工設(shè)計(jì)；優(yōu)化

引言：

隨著社會(huì)快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)大型橋梁的需求也是日漸擴(kuò)大，越來(lái)越多的大型項(xiàng)目對(duì)橋梁設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足這些復(fù)雜且大型的橋梁工程建設(shè)了。譬如：中國(guó)杭州灣大橋、港珠澳大橋，這類型的大橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維建設(shè)難以發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，只有通過(guò)合圖這種笨且效率不高的方法才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的沖突，項(xiàng)目管理人的經(jīng)驗(yàn)則是實(shí)施施工規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)。顯然，面對(duì)極其復(fù)雜的橋梁建設(shè)，用這種傳統(tǒng)的方式目前已經(jīng)無(wú)法勝任了。而隨著B(niǎo)IM的出現(xiàn)，建筑信息模型（BIM）現(xiàn)在能將復(fù)雜、抽象的二維橋梁描述的較為直觀，這樣能讓設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)的整體過(guò)程把控更為明確，從而使得設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤減少，這樣建筑業(yè)才能隨著高速發(fā)展的社會(huì)而更上一層樓。

一、橋梁工程設(shè)計(jì)與其施工的特點(diǎn)

橋梁工程設(shè)計(jì)首先面臨的是極其復(fù)雜的地理環(huán)境，需要在復(fù)雜的地理環(huán)境上進(jìn)行大型的工程建設(shè)，而隨著橋梁工程設(shè)計(jì)的多樣化，施工也是需要因地制宜的。

1.1橋梁工程的結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜

大型橋梁的建設(shè)都是以安全為主的，所以在建設(shè)大型橋梁時(shí)，為了增加橋梁的安全性，通常會(huì)在這類型工程建設(shè)中添加大量的構(gòu)件，而構(gòu)件與構(gòu)件之間的銜接也是較為復(fù)雜的，所以在構(gòu)件的銜接處通常會(huì)遇到許多問(wèn)題，如：配筋、鏈接所產(chǎn)生的一系列沖突問(wèn)題。以往遇到這類型問(wèn)題，通常所采取的措施是使用二維圖紙來(lái)解決的，用二維圖紙往往會(huì)因?yàn)闄z測(cè)不到所有的問(wèn)題[1]，而致使在施工過(guò)程中頻頻出現(xiàn)問(wèn)題，這樣最終所導(dǎo)致的返工、延誤工期就得不償失了，而用三維建模最大的優(yōu)勢(shì)便是即使在還未施工之前，已經(jīng)可以檢測(cè)出問(wèn)題所在；用二維圖紙進(jìn)行修改難以保證設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，而且還會(huì)延誤施工的時(shí)間，因?yàn)槎S圖紙修改的效率實(shí)在是太低了，這復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)疑也增加了施工的難度，如果僅僅依靠項(xiàng)目經(jīng)理以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)處理，也是難以避免施工中的錯(cuò)誤。

1.2預(yù)制構(gòu)件多導(dǎo)致體積比較大

大量的預(yù)制構(gòu)件在鋼橋和鋼筋混泥土應(yīng)用是比較多的，構(gòu)件通常來(lái)源于工廠，特殊情況下，會(huì)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，之后便會(huì)采取運(yùn)輸方式，將這些預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕さ牡胤竭M(jìn)行使用，在施工現(xiàn)場(chǎng)直接使用的預(yù)制構(gòu)件，往往其大小、尺寸和質(zhì)量的要求比較高，否則，一旦出現(xiàn)不匹配，那么所引起的后果將不堪設(shè)想，如果通過(guò)修改圖紙的方法，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，還會(huì)嚴(yán)重拖慢施工的速度[2]；如果通過(guò)修改構(gòu)件的方法，施工就會(huì)處于停滯狀態(tài)，且在無(wú)形之中又增加了建造的成本。另外，預(yù)制構(gòu)件的體積和重量都是比較大的，且數(shù)量繁多，這樣預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和運(yùn)輸就成了一個(gè)極大的問(wèn)題，總的來(lái)說(shuō)，這對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理方式要求就顯得極為嚴(yán)格了，什么時(shí)候適合運(yùn)輸、運(yùn)輸應(yīng)該采取哪種路線，以及運(yùn)輸?shù)念A(yù)制構(gòu)件的順序，這些都是施工現(xiàn)場(chǎng)管理者所必須考慮的問(wèn)題。還有一個(gè)不容忽視的問(wèn)題便是大型構(gòu)件的吊裝了，可以說(shuō)大型吊裝的合理運(yùn)輸和安裝才是施工進(jìn)展順利與否的主要環(huán)節(jié)，是直接影響施工質(zhì)量和進(jìn)度的，現(xiàn)場(chǎng)的施工管理者需要對(duì)以上種種問(wèn)題進(jìn)行一個(gè)精準(zhǔn)的預(yù)算，如果僅僅只是依賴于過(guò)往的經(jīng)驗(yàn)，是無(wú)法解決最終的問(wèn)題的。

1.3施工的環(huán)境復(fù)雜多變

橋梁工程往往是建設(shè)在復(fù)雜多變的地理環(huán)境之上，譬如：山川、湖泊之類的，面對(duì)不同的地理環(huán)境，橋梁的工程建設(shè)往往也會(huì)有所不同，制定相對(duì)應(yīng)的施工方案是為了在安全的前提下讓施工進(jìn)展順利。因此，橋梁工程設(shè)計(jì)往往就會(huì)對(duì)施工管理者的要求比較高，經(jīng)驗(yàn)豐富的項(xiàng)目經(jīng)理才能憑借其過(guò)往經(jīng)驗(yàn)制定一系列的施工方法，但由于橋梁項(xiàng)目往往面對(duì)的是復(fù)雜多變的環(huán)境[3]，所以即便是對(duì)有著豐富經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目經(jīng)理來(lái)說(shuō)，也只能當(dāng)作一個(gè)全新的橋梁項(xiàng)目來(lái)處理，這樣也就無(wú)法保障施工方案的可行性了。施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)這類型的問(wèn)題，就會(huì)造成工程成本增加且拖慢施工的進(jìn)程。

二、BIM的橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化和施工優(yōu)化

橋梁設(shè)計(jì)通常分為3個(gè)部分，它們分別是初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)。三維建模能讓BIM技術(shù)和橋梁設(shè)計(jì)有效的結(jié)合在一起。具體原理為，利用BIM技術(shù)將二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，然后在三維模型的基礎(chǔ)之上再來(lái)進(jìn)行優(yōu)化[4]。BIM技術(shù)能將施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題提前發(fā)現(xiàn)并解決，這種化被動(dòng)為主動(dòng)的方式，不但能減少施工過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，也能夠在最大程度上加快施工的進(jìn)程。BIM技術(shù)所模擬的施工過(guò)程，能夠減少安全隱患的發(fā)生，也讓工程師提高了工作效率。BIM技術(shù)提高了施工的安全性也提高了施工的管理方式，最終讓橋梁設(shè)計(jì)和施工在最大程度上得以優(yōu)化。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的細(xì)致分析，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)二維圖紙的方式，不論在施工方面，還是在橋梁的設(shè)計(jì)方面，二維圖紙是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及BIM技術(shù)的。盡管BIM技術(shù)目前僅限于檢測(cè)橋梁設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題，但隨著社會(huì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)大型橋梁工程的建設(shè)會(huì)越來(lái)越多，BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用也就會(huì)越來(lái)越多。伴隨著B(niǎo)IM技術(shù)的普及，BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)和施工優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用就會(huì)越來(lái)越廣，最終提高大型工程的質(zhì)量和施工進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅學(xué)， 郭紅領(lǐng)， 高巖，等. 基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究[J]. 工程管理學(xué)報(bào)， 2012（6）：48-52.

[2]曹磊. BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J]. 工業(yè)c， 2016（6）：00175-00176.

[3]趙亞寧， 趙星婕. BIM技術(shù)在橋梁施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J]. 智能城市， 2016（10）.

[4]孔君. BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用分析[J]. 工業(yè)， 2016（12）：00019-00019.

作者簡(jiǎn)介：

楊健民 ，1990.07.07 ，性別：男， 民族：漢族 ，籍貫：河南省鄭州市，職務(wù)/職稱：助理工程師 ，學(xué)歷：碩士研究生