基于BIM技術的橋梁工程設計與施工優(yōu)化分析

馬進文

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BIM全稱“Building Information Modeling”，即建筑信息模型。該技術以數(shù)字化的三維模型為核心，可實現(xiàn)建筑工程中建筑物幾何信息、現(xiàn)場狀態(tài)信息、施工運動行為信息等一系列重要信息的立體化、動態(tài)化呈現(xiàn)。將BIM 技術運用到建筑工程的建設體系中，對相關實踐活動具有顛覆性的變革改善作用。據(jù)此，我們有必要對基于BIM 的橋梁工程設計與施工優(yōu)化展開探究討論。

1 基于BIM 技術的橋梁工程設計優(yōu)化

1.1 橋梁工程設計成圖形式的優(yōu)化

在傳統(tǒng)時期，受到技術條件與工作理念的限制，橋梁工程設計人員通常會采取人工化、平面化的圖紙繪制與圖紙檢驗方式。這樣一來，一方面使得設計人員在獲取充足的工程數(shù)據(jù)后，還需要進行繁復、大量的數(shù)據(jù)整理與手工繪圖工作，進而形成大量的時間、人力與材料成本消耗。同時，若設計人員在繪圖、檢驗時處于疲勞或存在疏忽，還可能導致圖紙偏誤的情況出現(xiàn)，繼而降低設計圖紙的可靠性與價值性。另一方面，由手工或CAD 繪制的平面圖紙很難直觀體現(xiàn)空間感，相關人員在繪圖、用圖時，需要立足專業(yè)素養(yǎng)進行空間想象，很難對橋梁工程的幾何形態(tài)、三維結構形成清晰認知。

在運用BIM 技術進行設計優(yōu)化后，上述傳統(tǒng)問題可得到有效解決。在BIM 軟件平臺當中，會形成有多個“族”，即橋梁建筑物的常見結構部位。同時，在公共網絡的支持下，還會有其他設計人員將自己制作的族共享到平臺當中。基于此，相關人員將橋梁工程的各項數(shù)據(jù)輸入到BIM 軟件平臺當中，數(shù)據(jù)便會在多個族的作用下進行協(xié)同配置，從而生成三維立體的橋梁建筑物與施工現(xiàn)場模型。例如，在設計某高低塔單鎖面混凝土斜拉橋時，設計人員即可選擇該類型的族模塊作為建模成圖基礎，并將“高塔塔柱：全高185m，斜拉索共29 副”、“低塔塔柱：全高121m，斜拉索14 副”、“引橋：東引橋全長277m，西引橋全長1033m”等數(shù)據(jù)輸入到相應欄目中，即可實現(xiàn)橋梁模型的自動化構筑與可視化呈現(xiàn)。

1.2 橋梁工程設計方案調整的優(yōu)化

在BIM 技術的應用背景下，橋梁工程設計人員可直接對已生成的三維模型進行形態(tài)檢驗、沖突排查，并通過數(shù)據(jù)修改、圖塊編輯等方式，進行設計成果的直接調整。例如，設計人員可將已設計完成的橋梁工程土建模型與安裝模型同步提交、導入到BIM 軟件平臺當中，并啟用平臺的碰撞檢查模塊，對同一工程背景下兩類專業(yè)模型的匹配情況進行排查檢驗。在模塊運行完成后，碰撞檢查的結果會自動輸出到可視化界面上，并提供出具體細致的報告文本，其內容包括碰撞點總數(shù)、硬碰撞點數(shù)量、間隙碰撞數(shù)量以及碰撞部分的具體點位、圖紙編號、處理建議等。在此基礎上，設計人員即可根據(jù)碰撞檢查報告對三維模型的相關參數(shù)、結構進行優(yōu)化調整。其后，對于調整后的三維模型，重復進行碰撞檢查與優(yōu)化調整，直至無碰撞情況存在，即代表圖紙方案達到最優(yōu)狀態(tài)，不會在橋梁工程的建設過程中出現(xiàn)土建施工與安裝施工相沖突的問題［1］。

1.3 橋梁工程設計功能拓展的優(yōu)化

在傳統(tǒng)的“2D 時代”當中，橋梁工程設計圖紙的信息體系由點、線、面、數(shù)等平面元素構成，因此在使用功能上存在較大限制，無法實現(xiàn)工程信息的深層次、多元化解釋與利用。而在步入依托BIM 技術的“3D 時代”后，橋梁工程設計圖紙可表現(xiàn)出突破性的功能拓展。例如，可將BIM 技術與快速成型技術結合起來，把計算機系統(tǒng)中的橋梁建筑模型打印塑造到現(xiàn)實環(huán)境當中，從而幫助相關人員更加直觀地對工程效果進行預測與評價。再如，BIM 軟件平臺中的三維模型與數(shù)據(jù)信息既能被計算機系統(tǒng)直接讀取，也能保存、上傳到數(shù)據(jù)庫當中。所以，相關人員在設計完成橋梁工程的基本模型圖紙后，可運用未來表格、預算通等輔助工具，進行工程量的計算分析，從而為工程設計經濟性的進一步強化、工程成本的精準預算提供有力依據(jù)。

2 基于BIM 技術的橋梁工程設計優(yōu)化

2.1 橋梁工程施工活動模擬的優(yōu)化

橋梁工程具有環(huán)節(jié)多樣、環(huán)境復雜、工期較長等特點，因此勢必會在實際施工中面臨多種風險問題。對此，通過BIM技術進行施工活動的預先模擬，可顯著強化施工風險的規(guī)避與應對能力，為橋梁工程建設實踐的安全施工、高效施工提供保障。例如，相關人員可依托BIM 軟件平臺與可穿戴設備，進入到虛擬漫游模塊構建出的信息化情境當中，從而沉浸式、直觀化地對施工環(huán)境的整體狀態(tài)、現(xiàn)場管理的視野死角、施工現(xiàn)場的高風險區(qū)域等進行充分感知，并制定出有效的事故應急預案、安全教育方案與施工管理策略。再如，相關人員可在三維模型的基礎上，啟用BIM 軟件平臺的時間變化模塊，以此模擬出動態(tài)推進的施工活動變化周期，從而對不同施工強度、施工效率下施工進度的實際情況進行考量，由此規(guī)劃出最佳的施工進度分配方案，為橋梁工程的按時保質完成夯實基礎。

2.2 橋梁工程施工過程管理的優(yōu)化

與傳統(tǒng)中平面化、固定化的圖紙方案不同，BIM 技術下的數(shù)字化模型圖紙、信息化施工方案是可控制、可流動的。在橋梁工程的建設實踐中，相關人員可依托各類傳感裝置對BIM 軟件平臺進行現(xiàn)場情況的實施反饋，從而充分發(fā)揮出工程模型對材料進場路線規(guī)劃、施工人員現(xiàn)場調度、施工工序動態(tài)調整等方面的支持作用。此外，相關人員還可在工程模型中標記出高風險區(qū)域，并將配備有傳感裝置的安全帽發(fā)放給一線施工人員。這樣一來，一旦有人員進入到高風險區(qū)域當中，工程模型或安全帽便會出發(fā)告警機制，從而有力保障橋梁工程施工活動的安全化、穩(wěn)定化運行。

3 結論

總而言之，將BIM 技術融入到橋梁工程的建設實踐中，可在消除傳統(tǒng)時期弊病問題的基礎上，極大程度地實現(xiàn)工程設計與施工管理的優(yōu)化，從而為橋梁工程施工建設的安全化、穩(wěn)定化、經濟化、高效化提供充分保障，達到可觀的技術應用效果。