BIM技術橋梁工程設計階段的應用研究

文/張君 中國建筑東北設計研究院有限公司 遼寧沈陽 110003

1、BIM概述

BIM（Building Information Modeling）是以三維數字為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達[1]。其概念于1975年首次被提出，繼而美國于2007年頒布了第一個國家BIM標準，BIM技術開始在國外廣泛應用。BIM技術因其具有可視性、模擬性、優化性、協調性、和可出圖性等特點在工程中發揮了重要作用，提高了建筑行業的效率。2001年，BIM技術開始逐步在我國建筑行業中得到應用。上海中心大廈、中國尊等一批重點工程全面采用BIM技術，帶來了工作效率的顯著提升。隨著住建部發布建筑業信息化發展“十三五”規劃，BIM技術已列為重點發展技術之一。各省市如北京、廣東、上海等各地政府也相應出臺了相關政策推動BIM技術的應用。在國家政策支持和BIM技術本身具有的優勢下，BIM技術受到廣泛關注并成為理論研究和實踐應用的熱點技術之一。

2、BIM技術特點

2.1 關聯性

BIM是一種模擬模型技術，而這種模型設計可以將不同建筑階段，各環節中涉及到的對象信息進行有效的關聯。也就是說，在工程建筑的設計階段，可以大大降低同一信息多次重復導入問題，信息重復率的降低也就在一定程度上避免了信息分歧的問題。若是模型中的一項信息數據出問題或者被修改，那么與之有關聯的相關信息就能在后臺自動更新，重新形成新的關系網。

2.2 模擬性

BIM技術可實現可視化施工，通過模擬現實中的施工來實現施工可視化。在施工階段，可以在三維模型的基礎上通過添加相關條件而轉換成4D的施工模式，便于施工方案的確立。同時也可以在4D的基礎上加入造價成本進行5D模擬，以實現成本控制的目的。

2.3 可視化

BIM技術的一大特色就是改變了傳統的單純平面圖紙設計模式，通過借助先進的計算機設備，將線條進行拼接組合，形成了三維的立體模式圖，使圖紙變得更加生動化，更加立體可視化。在設計、建筑以及后續運營過程中，BIM技術都能提供可視化的便利條件，便于相關工作者之間的溝通交流，大大提高了其商業及應用價值

3、BIM技術在橋梁工程設計階段的應用

3.1 可行性階段的應用

要想提高橋梁的可行性，就需要設計橋梁的方案，具體指的是確定橋梁方案以及總體的設想，例如橋梁的斷面、平面。在進行可行性的設計時，可以接收的方案有多種，因此需要花費大量的時間。由于方案設計要求較高的準確性，而BIM技術可以表現出其三維特性，利用BIM模型針對不同的方案表現，能夠將其轉變為斷面圖或立面圖。

3.2 BIM技術在橋梁工程設計階段的具體應用

縱觀橋梁工程的全過程，其設計階段的作用和功效是不容忽視的，如果橋梁工程設計階段的工作落實的好，那么工程的進度、質量等控制工作也將變得更加容易，從而為工程未來的工序打下扎實的基礎。在傳統設計方式下，各個專業的設計人員之間并沒有直接性的溝通，相互之間是一個分割的整體，采用的是分散的模式開展工作，這直接影響到各個專業工程之間的協調問題，如果處理不當很有可能導致出現嚴重性的矛盾，如果因為設計階段的工作沒有得到恰當的處理，致使問題延伸到了施工過程中，那么橋梁工程的設計就會面臨變更的情況，隨之成本就會上升。在BIM技術的支持下，我們提倡的就是協同工作，設計人員基于同一個平臺開展信息共享和交流工作，是對傳統設計模式的巨大改良，并且取得了良好的效果。在軟件的自我碰撞檢查下，工作的效率得到明顯的提升，也便于我們在設計階段就發現沖突問題并在正式施工之前就及時將這一問題解決掉，從長遠角度看，這也是幫助相關單位節省工程造價的重要方式之一。許多學者深入分析了BIM應用于橋梁設計時在可視化、參數化設計等諸多方面的價值。表明隨著BIM技術在橋梁工程設計工作中的應用，一方面工程的設計效果和質量得到明顯保障，另一方面還能優化和再造橋梁設計和全生命周期管理的流程，這兩個方面工作質量的提升無疑成為促進橋梁工程建設和管理水平不斷上升的重要方式。總而言之，BIM技術按照工程實際信息建立的三維模型，對橋梁工程的質量和建設都是一個巨大的推動，促使整個橋梁工程可視化水平不斷提高，并且還可以在模型、動畫、漫游等方式的推動下讓人們以更加直觀的方式讓業主對設計理念有一個較為全面的把握，這樣有利于業主對建設單位的理解并做出更為準確的決策。

3.3 BIM技術在橋梁工程運維階段的應用

橋梁工程的運營階段在橋梁工程全生命周期里是耗時最長、信息量和管理的工作量最大的一個階段，這一階段的時間遠遠超出建設階段的時間，同樣的該階段的成本大約占建設項目全壽命周期的55%～75%[10]。因此有效控制和管理該階段十分重要。橋梁工程結構體量大，施工環境多變，而在運營階段，所需的信息量更大，參與的人員更廣。在傳統橋梁工程中，由于不同階段涉及專業眾多，在信息的建立與傳遞過程中容易造成數據丟失，對后期橋梁的運營維護造成較大的困難。李亞君研究分析了基于BIM技術的橋梁工程運營精益管理、基于BIM技術的協同工作平臺和其他一些應用，指出通過構建基于BIM技術的協同工作平臺，并結合計算機“云”技術等網絡技術，將實時的橋梁運營信息以共享的方式傳遞到各個參建方和相關管理部門，讓各方及時獲取相應信息并制定下一步決策。

結語：

橋梁工程是交通運輸的重要組成部分，但是其施工具有工期長、工程量大以及技術性強等特點，并且施工環境相對特殊，整個施工過程管理難度比較大。為保證工程施工質量，可以選擇將BIM技術應用其中，結合工程實際情況建立信息模型，對工程施工的整個過程進行管理，通過可視化分析、進度分析、施工模擬分析等階段，來保證工程施工質量滿足建設要求。