橋梁工程全生命周期中BIM技術的研究和應用

貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 / 陳偉

1.BIM技術概述

BIM也被叫做是Building Information Modeling，BIM技術貫穿項目的各個階段，能夠有機的將數據整合起來。一個項目從開始規劃到后期的建設運營維護都需要不同的軟件實現，從規劃、概念設計開始階段，通過3dxs、kechup等三維軟件對效果進行設計，在設計階段，通過CAD等相關繪圖軟件將具體的內容設計出來，在施工的過程中利用紙質的施工圖紙進行針對性的施工，在后期運營維護的過程中，通過二維竣工圖來進行判斷和分析，各個階段都需要有效的銜接，而在BIM技術出現之前，這種對接無法直接實現，銜接過程中往往會出現一些問題，而在BIM技術出現后，通過軟件的配置和設計，有機地將這些數據整合到一個數據庫當中，相關的管理人員和設計人員可以對任何階段項目信息的數據進行獲取。這樣在路橋領域、建筑領域，BIM改變了人們傳統的項目管理思維。

2.項目概況

某橋梁工程是A市的一個重點公路工程，其位置在市東郊的關鍵區域，肩負著連接東西區的重要責任，是極其關鍵的交通樞紐橋梁。在建設的過程中，整個大橋的全長可以達到1376m，在岸上設計施工的過程中主要使用的是30m跨左右的現澆混凝土連續梁結構，水面部分主要通過截面形式相同的鋼箱梁結構。

3.橋梁工程全生命周期中BIM技術的研究和應用

3.1BIM技術在設計過程中的應用

3.1.1地形地質模型及結構模型。本工程設計階段，運用BIM進行參數化建模。首先將地形模型建立起來，通過使用無人機航拍、衛星圖、激光掃描等技術獲得相應的地形模型圖像信息。衛星圖更容易獲得信息，但是衛星圖獲得的信息精度有限，通常條件下民用衛星獲取的精度不高。在設計的過程中，這樣的地形模型精度無法達到工作的需要，而無人機航拍以及激光掃描等在精度方面可以達到要求。通過實際分析發現，旋翼式小型無人機就能夠進行基坑開挖防護等小范圍的地形抽模，然而在高速公路等大范圍地形抽模等還需要大型固定翼無人機，可以有效的將場地模型和工程模型結合，在工方案和投標設計方面可以更好的進行選擇和優化。形成土木工程結構的標準構件庫，可以快速的進行參數化建模，標準構件庫可以隨著工程實例的增加進一步完善，形成單位的核心競爭力，特別是在方案研究的過程中，豐富的圖庫能夠將方案比選的工作有效的完成。

3.1.2碰撞檢查。在BIM技術當中，碰撞檢查是非常重要的內容，在時間流程碰撞和幾何碰撞方面應用較為廣泛。在設計的過程中可以有機的針對幾何碰撞進行分析。從橋梁設計的角度而言，主要是結構鋼筋碰撞、預應力筋的碰撞以及機電管線等相關管路的碰撞。通過BIM技術進行設計，可以有效的進行碰撞檢查，發現設計過程中出現的問題，讓設計質量大幅度提升。

3.1.3設計分析一體化。在設計的過程中往往需要多次進行方案修改，修改后的方案需要重新進行整體計算，以便對其合理性進行驗證。此過程中如果設計模型不能直接用于進行總體計算，則需要另外建立一個總體計算模型，這樣會導致效率大幅下降，另外在操作的過程中兩個模型在一致性方面往往不盡如人意，會因為相關的人為因素而產生錯誤，所以BIM技術與結構分析軟件融為一體是當前軟件廠商研究過程中的重點。

圖1碰撞檢查

3.2 施工階段的BIM技術應用

設計過程中生成的BIM模型和施工過程進行無縫對接是當前BIM應用過程中的一個重要趨勢。BIM在使用的過程中可以仿真模擬各種結構構件，主要包含了吊圍欄滑槽、塔吊固定預埋件等，在操作的過程中可以通過BIM管理平臺與用戶手機客戶端對接，這樣可以快速地將BIM模型的各種結構構件三維截圖、相關施工過程模擬視頻和施工進度，材料使用情況等直接發送到現場技術人員手機上，在操作的過程中能夠實現橋梁施工的可視化交底，避免在交底的過程中出現信息缺失和損耗。

3.2.1鋼構件預制和拼裝。本工程中的鋼結構安裝過程中，為了確保鋼構件最終接頭的加工精度，通過BIM模型的設計和預制的過程進行有效的無縫對接，通過三維模型的建設可以自動生成鋼結構設計圖以及相關的報表，可以幫助鋼構件進行拼裝。這種技術在使用的過程中，可以有效的提高預制安裝的效率以及精確性，讓工程施工的工期大幅度縮量，確保橋梁成功的對接。

3.2.2施工管理平臺的建設。BIM技術對本程的施工管理平臺的建設起到了重要作用。BIM模型和施工管理平臺進行完整的展現，可以將工程結構的虛擬設置、工程進度的管理和構建管理施工質量管理等融為一體，通過虛擬施工模型可以在施工的過程中對施工項目的全過程進行準確的了解，并且分析其對應的結果以及工程量，為后期實際進行工程施工提供可行性的方案優化和經驗。

將BIM模型與施工進度計劃結合可以形成4d模型，很快地對計劃建造的情況進行了解，通過pad、手機等終端與管理方、監理方以及施工方進行溝通，可以對實際施工的信息進行分析，并且反饋相應的計劃偏差，合理的對進度進行調整，讓管理者對工程的進度情況進行有效的把握，依照實際進度和計劃的情況合理的對工程任意節點進行計算，并且了解任意時間點的累計工程量。另外，通過模型指導預制構件的生產以及后續的施工工件可以有效的加強施工成本、施工質量的控制。

3.3 橋梁運維階段的BIM技術應用

完成施工后進行交付的過程中，需要注意的問題很多，需要對相關細節進行分析。在操作的過程中，BIM模型中對施工過程中的受力、變形等情況進行了記錄，在運維的過程中，可以把施工交付的BIM 模型與建養一體化運維管理平臺進行銜接，這樣可以進行運營監測，在橋梁進行運營狀態的安全評估和預警過程中的相關操作提供依據。

4.結束語

BIM技術由于其先進性，應用的環境越來越成熟，逐步成為建筑業及路橋領域發展過程中的一個必然趨勢。在應用的過程中，BIM技術的優點非常明顯，但是當前BIM路橋三維信息數據庫平臺在應用的過程中依然出現了很多問題，需要從業人員加強完善，提高BIM技術在橋梁工程全生命周期中的應用效果。