論BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

閆 晟

(山西省公路局太原分局勘測(cè)設(shè)計(jì)所，山西 太原 030012)

1 BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用案例

選取某城市景觀橋梁的BIM技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，該橋跨徑組合采用五跨變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁+預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，跨徑布置為20.08+(40+3×44+40)+20.08=252.16 m。橋墩布置與水流方向一致，道路中心線與河道中心線交角70°。建設(shè)單位對(duì)該橋梁的景觀的標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格，同時(shí)該橋墩的觀景平臺(tái)構(gòu)造較為復(fù)雜，因此決定對(duì)該橋梁的設(shè)計(jì)和施工采用BIM技術(shù)應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 模型關(guān)聯(lián)性的重要意義

根據(jù)BIM技術(shù)在橋梁工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，通過(guò)應(yīng)用這些技術(shù)方法得到了理想的相關(guān)性特征，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)的信息模型結(jié)構(gòu)及其作用機(jī)理可以全面詳細(xì)的顯示出相關(guān)信息，確保相關(guān)人員可以依靠這種關(guān)聯(lián)表示效應(yīng)來(lái)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和施工，以確保最終的施工效果。

2.2 BIM技術(shù)的可視化效果

在橋梁工程項(xiàng)目中正確使用BIM技術(shù)可以反映出理想的可視化效果，使橋梁設(shè)計(jì)人員和建筑工人可以更好地理解特定的結(jié)構(gòu)，避免后續(xù)施工中的人為失誤和一些其他問(wèn)題，最大限度地提高施工效率。

3 我國(guó)橋梁施工過(guò)程中存在的問(wèn)題

橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)主要在邊遠(yuǎn)山區(qū)實(shí)施，施工非常的困難，對(duì)于施工技術(shù)的要求也比較嚴(yán)格。現(xiàn)階段，中國(guó)橋梁的建設(shè)和管理仍以二維為主，技術(shù)和管理水平相對(duì)較差，安全事故頻發(fā)，存在較多的施工問(wèn)題。BIM可用于模擬和優(yōu)化施工計(jì)劃，將施工現(xiàn)場(chǎng)信息通過(guò)BIM模擬中的條形碼和QR碼與3D激光掃描進(jìn)行交互，以跟蹤施工時(shí)間和建筑材料的相關(guān)使用情況，將施工信息集成化，不僅在很大程度上提高了橋梁施工人員的技術(shù)水平，同時(shí)也大大減少了安全事故的發(fā)生，這對(duì)于橋梁工程的經(jīng)濟(jì)效益的提升來(lái)說(shuō)有很大的幫助。

4 現(xiàn)階段橋梁項(xiàng)目中的BIM模型軟件的分析

現(xiàn)階段，市場(chǎng)上缺乏用于構(gòu)建橋梁的BIM建模軟件，通常情況下，橋梁構(gòu)建建模主要由其他領(lǐng)域的軟件來(lái)完成。其中主要有CATIA和REVIT軟件，這兩款軟件各有其優(yōu)點(diǎn)以及不足之處，對(duì)于CATIA軟件來(lái)說(shuō)，它的相關(guān)數(shù)據(jù)模型非常精確，它可以根據(jù)特定的地形數(shù)據(jù)生成3D地形模型，然后將水平和垂直部分進(jìn)行整合，然后創(chuàng)建地形模型來(lái)構(gòu)建地層，具有建模和其他BIM軟件無(wú)法復(fù)制的可變單元和結(jié)構(gòu)的復(fù)制功能，這樣的話，在很大程度上減少了建模的工作量，同時(shí)它還可以自動(dòng)調(diào)整以調(diào)整參數(shù)。但是對(duì)于REVIT軟件來(lái)說(shuō)，它主要用于建模，例如橋梁和線性支撐，同時(shí)這款軟件可以賦予結(jié)構(gòu)材料屬性，并有比較好的渲染功能，可以建立比較美觀清晰的模型，這對(duì)于工程得前期來(lái)說(shuō)有很大的幫助。

5 BIM技術(shù)在橋梁施工中的相關(guān)應(yīng)用

5.1 BIM技術(shù)可以在橋梁建設(shè)中實(shí)現(xiàn)多角度協(xié)作應(yīng)用

橋梁工程建設(shè)包括了較多方面的參與者。因此，需要各方之間的溝通與協(xié)調(diào)，這樣的話會(huì)在很大程度上減小效率，這就會(huì)影響整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度和投資費(fèi)用。BIM能夠通過(guò)集成建筑項(xiàng)目管理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新興技術(shù)進(jìn)行多邊協(xié)作，及時(shí)整合出各種信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多元化的協(xié)同作用，以完成對(duì)大數(shù)據(jù)的高效導(dǎo)出和分析。通過(guò)使用BIM技術(shù)，可以提高利用率和工程統(tǒng)計(jì)的效率以及準(zhǔn)確性，為項(xiàng)目管理決策提供了思路，除此之外，還為項(xiàng)目物料的采購(gòu)和準(zhǔn)備提供了依據(jù)，實(shí)現(xiàn)成本控制的目標(biāo)，而且還可以科學(xué)合理的管理項(xiàng)目的進(jìn)度。

5.2 BIM技術(shù)在橋梁施工中的綜合優(yōu)化內(nèi)容

橋梁建設(shè)項(xiàng)目具有許多復(fù)雜的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，因此，對(duì)于工程材料成本以及相關(guān)管理人員來(lái)說(shuō)需要有一個(gè)動(dòng)態(tài)化的管理。通過(guò)將BIM技術(shù)集成到橋梁施工中，可以在施工的每個(gè)階段建立分開(kāi)的控制模型，包括信息搜索和4D材料管理，以顯示每個(gè)施工環(huán)節(jié)的實(shí)際材料數(shù)量和成本。通過(guò)使用4D進(jìn)度管理等，可以實(shí)現(xiàn)橋梁施工計(jì)劃的順利進(jìn)行與施工微管理的優(yōu)化。例如，對(duì)于施工提前或者是施工延遲的情況來(lái)說(shuō)，可以使用不同亮度的彩色屏幕作為警告。大多數(shù)施工環(huán)境位于比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)或山區(qū)，BIM技術(shù)可以模擬橋梁施工區(qū)域的地形和地質(zhì)特征，科學(xué)合理的選擇出站點(diǎn)以及吊裝設(shè)備。在施工過(guò)程中，BIM可以傳遞橋梁的特定尺寸，將原始2D施工圖的施工過(guò)程轉(zhuǎn)換為3D模型，并以數(shù)字方式表示橋梁的組成部分。在施工過(guò)程中可以方便地查閱實(shí)際的工程數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)模型信息，并精確地控制在施工現(xiàn)場(chǎng)使用的材料成本。

5.3 BIM技術(shù)對(duì)于橋梁施工中的安全問(wèn)題的意義

BIM技術(shù)通過(guò)模擬橋梁施工中關(guān)鍵而苛刻的工程實(shí)施過(guò)程來(lái)降低安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，在碼頭和碼頭吊裝施工中，在高空安全危險(xiǎn)區(qū)的工作時(shí)，模板具有一定的自由擺動(dòng)幅度，BIM技術(shù)的仿真可以確定危險(xiǎn)區(qū)的特定范圍，然后調(diào)整原始設(shè)計(jì)，重新調(diào)整三腳架支架平臺(tái)的寬度，來(lái)確保施工員工安全。在建造大型CFST拱橋期間，BIM通過(guò)仿真建立了剛性骨架模型圖，模擬了具有復(fù)雜空間關(guān)系和三維圖形的連桿數(shù)量，并預(yù)覽了鋼筋的位置。初略一看，安裝效果明顯，但是容易發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的位置沖突，需要及時(shí)調(diào)整和更改設(shè)計(jì)計(jì)劃，并進(jìn)行多次仿真，直到結(jié)果合理可行為止。除此之外，現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)技術(shù)人員可以通過(guò)手機(jī)將日常結(jié)構(gòu)施工、安全維護(hù)和其他信息上傳到BIM信息管理平臺(tái)，并增加每個(gè)特定組件的詳細(xì)信息以創(chuàng)建用于橋梁施工的聲音云文件，通過(guò)BIM平臺(tái)對(duì)工程質(zhì)量和安全管理機(jī)制進(jìn)行直接了解，可以幫助施工方更好地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行故障排除。

5.4 BIM在橋梁施工中具有三維技術(shù)交底作用

橋梁建設(shè)項(xiàng)目是極為復(fù)雜的施工工程。BIM可以仿真模擬各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通過(guò)BIM管理平臺(tái)與用戶手機(jī)客戶端對(duì)接，將BIM模型的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行三維截圖，同時(shí)模擬相關(guān)工程的施工進(jìn)度，材料使用情況等可以通過(guò)手機(jī)直接傳遞給現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，實(shí)現(xiàn)橋梁施工的可視化交底，減少在交底過(guò)程中的信息缺失和損耗現(xiàn)象，也方便日后對(duì)橋梁構(gòu)件病害的檢測(cè)和修復(fù)。同時(shí)BIM軟件自帶的干涉碰撞效果，可以在BIM軟件完成橋體的設(shè)計(jì)圖后，讓項(xiàng)目經(jīng)理基于施工圖紙來(lái)建立相關(guān)的三位模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，對(duì)于施工中的各類材料進(jìn)行合理調(diào)整并重新校準(zhǔn)，對(duì)與工程的通風(fēng)口和其他位置之間的最佳距離進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，從而給橋梁工程的質(zhì)量提供相應(yīng)的保障。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，BIM技術(shù)跟二位平面靜態(tài)管理不一樣的是，BIM技術(shù)的應(yīng)用讓橋梁的施工工程更加的簡(jiǎn)潔和方便，同時(shí)讓相應(yīng)的操作也變得更加符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。BIM技術(shù)在我國(guó)的很多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于橋梁施工方面來(lái)說(shuō)，還是一個(gè)剛剛起步的時(shí)期，BIM技術(shù)還處于不斷的發(fā)展和建全的過(guò)程中，在這個(gè)正在發(fā)展的過(guò)程中，可以將BIM技術(shù)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)融合發(fā)展，將會(huì)把BIM技術(shù)優(yōu)化為“BIM+”等新興技術(shù)，這樣一定會(huì)在很大程度上促進(jìn)我國(guó)的橋梁施工技術(shù)和管理水平。