BIM技術(shù)在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用

李曉權(quán) 高磊 佟帥 宋立民

中鐵三局集團(tuán)第四工程有限公司 北京 102300

在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的橋梁較為復(fù)雜，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)與規(guī)劃階段便存在許多難題，而B(niǎo)IM技術(shù)的引進(jìn)則有效解決了這些問(wèn)題，同時(shí)也為工程的各個(gè)開(kāi)展階段提供了很好的便利，起到了明顯的輔助作用。BIM技術(shù)便是利用三維建筑模型建設(shè)以及數(shù)據(jù)分析模塊來(lái)為鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的決策與開(kāi)展提供更加直觀的數(shù)據(jù)支持，還能夠有效降低設(shè)計(jì)階段與施工階段存在的偏差問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性，和施工流程的有序性。

1 市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中BIM技術(shù)的作用

BIM思想是由上個(gè)世紀(jì)70年代時(shí)在美國(guó)產(chǎn)生，當(dāng)時(shí)在歐洲國(guó)家具有非常普遍的應(yīng)用。相比之下，我國(guó)對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用與研究起步較晚，目前仍然處于開(kāi)發(fā)和探索過(guò)程中，尤其是鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)仍然稍顯不足。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)得知，我國(guó)路橋工程及市政橋梁工程中，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的占比只有2%左右，而在美國(guó)，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的占比卻已經(jīng)達(dá)到了33%，日本國(guó)家則占比41%。近幾年，橋梁工程的材料成本與人工成本倒掛，鋼橋與混凝土橋經(jīng)濟(jì)逆勢(shì)進(jìn)一步縮小，因此鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程也逐漸發(fā)展起來(lái)。BIM技術(shù)在道路橋梁工程中的應(yīng)用十分廣泛，甚至已經(jīng)成為當(dāng)下建筑領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)手段，也是建筑行業(yè)步入信息化的主要依托之一。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程來(lái)說(shuō)，仍然面臨一些問(wèn)題，如工程信息傳遞效率問(wèn)題，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以將復(fù)雜的建筑外觀和節(jié)點(diǎn)都更加具象化地呈現(xiàn)出來(lái)，有效處理工程的各種信息，同時(shí)根據(jù)這一特點(diǎn)也有利于設(shè)計(jì)人員解決現(xiàn)場(chǎng)施工中的問(wèn)題，為工程的各個(gè)階段提供便利[1]。

2 BIM技術(shù)在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程各個(gè)階段的應(yīng)用

2.1 工程概況

沈陽(yáng)市快速路PPP項(xiàng)目長(zhǎng)青街與渾南大道快速路節(jié)點(diǎn)工程橋梁全長(zhǎng)共計(jì)2公里，高架橋上部結(jié)構(gòu)全部采用鋼箱梁和鋼混組合梁形式。高架橋主線標(biāo)準(zhǔn)段面寬23.5m，在AB線定向匝道處局部加寬為42.26m，橋上保證雙向六車(chē)道布置。A線匝道寬8.25m-10m，為單向兩車(chē)道布置。B線匝道橋?qū)挒?.25m，為單向兩車(chē)道布置。鋼箱梁加工對(duì)于技術(shù)具有一定要求，同時(shí)吊裝施工的難度相比較大，在焊接時(shí)容易產(chǎn)生形變現(xiàn)象，進(jìn)而使得鋼梁架設(shè)的線形不夠美觀，基于此，該工程在鋼箱梁橋施工方面利用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 設(shè)計(jì)規(guī)劃階段的應(yīng)用

對(duì)于市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段的應(yīng)用主要分為以下幾個(gè)方面：其一，三維建模。設(shè)計(jì)人員能夠結(jié)合工程的實(shí)況來(lái)收集相關(guān)部位或流程的信息，從而建立一個(gè)相對(duì)的構(gòu)建對(duì)象。傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)雖然具有結(jié)構(gòu)圖與細(xì)節(jié)上的細(xì)部圖，但卻并不具備較為靈活的延展性，而利用BIM技術(shù)則可以構(gòu)建參數(shù)化的工程建筑模型，可以針對(duì)該模型進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整修改，為設(shè)計(jì)方案的調(diào)整也提供了極大便利，如通過(guò)BIM技術(shù)中的Solidworks軟件便可以在輸入信息后構(gòu)建建筑模型，在模型建立完畢后還能夠隨意修改；其二，模型的計(jì)算分析。設(shè)計(jì)規(guī)劃工作需要針對(duì)工程建筑模型進(jìn)行計(jì)算和節(jié)點(diǎn)分析，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠提高建模效率，并在同一個(gè)模型中實(shí)施多個(gè)部門(mén)的協(xié)同設(shè)計(jì)，根據(jù)模型的數(shù)據(jù)來(lái)完成計(jì)算和分析；其三，圖紙輸出。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工規(guī)劃需要利用二維的軟件來(lái)輸出圖紙，不過(guò)在其中需要保證圖紙繪制的精度，若由于人為操作或設(shè)計(jì)等原因出現(xiàn)錯(cuò)漏，則可能對(duì)整個(gè)工程帶來(lái)嚴(yán)重影響。而利用BIM技術(shù)，應(yīng)用三維軟件設(shè)計(jì)便能夠有效呈現(xiàn)出建筑模型的集合特點(diǎn)，若條件充足，甚至還可以直接輸出三維模型，和鋼結(jié)構(gòu)加工生產(chǎn)商進(jìn)行接軌，能夠進(jìn)一步保證工程的質(zhì)量，規(guī)避誤差問(wèn)題。

2.3 在施工開(kāi)展階段的應(yīng)用

將設(shè)計(jì)規(guī)劃階段所建立的三維模型直接應(yīng)用到施工的開(kāi)展環(huán)節(jié)，并結(jié)合橋梁工程的數(shù)據(jù)與時(shí)間軸，在原本建筑模型上加入時(shí)間維度，形成一個(gè)4D的建筑模型。在將這種4D建筑信息模型應(yīng)用到施工環(huán)節(jié)，從而進(jìn)一步展現(xiàn)BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)施工階段產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與處理，建立數(shù)字化的工程建造系統(tǒng)，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的數(shù)目一般較多，而結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系性關(guān)系也較為冗雜，傳統(tǒng)的施工只能完全依靠圖紙來(lái)施工，而圖紙本身也有可能存在一定隱患，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)拼裝存在偏差。而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)和虛擬拼裝、碰撞檢測(cè)等功能，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)拼裝的誤差，并降低成本投入。以BIM技術(shù)作為基礎(chǔ)的4D工程模型還能夠優(yōu)化材料管理與施工組織規(guī)劃，利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)物流管理信息系統(tǒng)對(duì)施工階段的物料信息進(jìn)行跟蹤與監(jiān)管，提高資源的利用率。利用BIM技術(shù)，可以進(jìn)一步改善施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地布設(shè)以及資源配置，從而提高工程的整體質(zhì)量，節(jié)約成本投入，加快工程進(jìn)度等。

市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程施工過(guò)程中，涉及的部門(mén)也比較多，BIM技術(shù)通過(guò)自身優(yōu)勢(shì)來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，利用建筑信息模型來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑信息的實(shí)時(shí)共享，確保業(yè)主和施工部門(mén)以及設(shè)計(jì)部門(mén)等多個(gè)部門(mén)都能夠?qū)崟r(shí)明確工程的開(kāi)展進(jìn)度及施工方案的變動(dòng)等，同時(shí)還能夠促進(jìn)各個(gè)部門(mén)進(jìn)行文件交互、溝通協(xié)商等。利用BIM技術(shù)的數(shù)字化建造系統(tǒng)能夠承載多種信息，保證市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的各方面信息都能夠被各個(gè)部門(mén)掌握，從而避免施工中存在的各種誤差與問(wèn)題[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和管理模式仍然存在一些不足，導(dǎo)致工程開(kāi)展過(guò)程中常常出現(xiàn)各種隱患，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用則能夠?qū)⒐こ绦畔⒏泳唧w且直觀地表現(xiàn)出來(lái)，更加方便理解。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用還能夠提高管理工作的力度，為質(zhì)量管理和安全管理提供更加便利的條件，以及起到了節(jié)約成本、加快進(jìn)度的效果[3]。