簡析BIM技術在裝配式橋梁工程中的運用

覃曉康

（中鐵十一局集團有限公司投資公司，湖北武漢 430061）

1 基本概念

1.1 BIM技術

建筑信息模型（buildinginformation modeling,BIM）技術是指應用計算機技術對各類建筑工程的施工設計進行三維化的模型展現和結構優化。利用BIM技術，能夠實現工程各種數據信息的集成，并可在項目實際建設過程中對涉及的各種數據資源進行匯總分析，從而構建橋梁結構的三維立體模型[1]。作為一種可以用于仿真及模擬橋梁工程的物理性能模型，BIM可以提供橋梁施工、結構控制等項目的全階段信息數據資料。BIM技術具有一定的工程協調性、優化性和動態可視性，能夠充分應用于各種類型橋梁的施工設計、項目建造與管理工程中。

1.2 裝配式橋梁

裝配式橋梁是一種新興的橋梁形式，其采用的是新型裝配式技術，利用綠色環保型材料進行構件研發和生產裝配，不僅符合國家節能減排政策要求，還能全面解決橋梁空間尺度無法靈活控制分割的問題。相較于傳統結構橋梁，裝配式橋梁自重僅為結構橋梁的一半。在實際建設過程中，將預處理好的各類橋梁構件整體運輸、吊裝到橋梁施工現場，然后根據其設計荷載要求安裝建設。此外，為確保橋梁的穩定性，需要保證各種裝配式構件能夠處于彈性工作運行狀態，并且要求各受力構件所澆筑混凝土連接點位置不會出現嚴重的裂縫損傷。因此，要重點加強裝配式橋梁工程現場施工的組織管理工作，以確保裝配式橋梁工程的質量[2]。

2 BIM技術的應用特點

與傳統的施工技術相比，BIM技術的價值會更加突出，能夠促進我國橋梁工程行業向信息化的方向健康發展。當前，我國在橋梁工程行業中的BIM技術使用經驗、應用模式已趨于完善，而裝配式橋梁技術的特點是生產建設周期短，具有較穩定的產品結構，運用BIM技術可以更好地發揮裝配式橋梁工程的優勢。

近幾年，隨著我國城市經濟的迅速發展以及技術水平的提升，人們對于新型橋梁結構的形式和空間性能提出了更多的技術要求。隨著BIM技術的出現，為裝配式橋梁的快速生產帶來發展契機，可以為工程建設提供更多、更全面的數據資料，確保了橋梁整體建設性與橋梁外觀完整性。通過對BIM技術的合理運用，能夠將橋梁工程的設計施工圖與預設的整體外觀進行三維展現，將裝配式橋梁工程中存在的問題放大，有利于相關技術人員及時糾正[3]。

3 BIM技術在裝配式橋梁設計中的原則

（1）遵循裝配式橋梁的科學、合理開發建設原則。在全面推行BIM技術的實踐中，裝配式橋梁工程設計工作者們尤其要重視各類集成橋梁資源庫系統的實時自動化集成建設。其中，對于主要應用的各種機械部件類型、各類土建工程構造類型、機電設備類型等集成橋梁資源庫系統，應積極采用實時自動化生成技術對系統模型進行簡化分析及處理，簡化建模階段的實際處理工作方式與實現方法。在實際使用BIM技術的過程中，有助于用戶進行設計部件及設計數據的快速拆分和處理，清晰地掌握各部件參數，為裝配式橋梁工程的實際工作提供一定的便利。

（2）合理采用BIM技術來開展裝配式橋梁三維設計及建模仿真工作。在裝配式橋梁工程的設計演示中，采用BIM技術，有助于參與設計工作的各部門之間充分搜集、了解、共享橋梁專業信息，與目前傳統橋梁的純靜態二維圖紙設計與展示方式相比，BIM技術的廣泛應用，能夠顯著地提升裝配式橋梁工程實際設計及項目真實工作環境的展示水平，使裝配式橋梁工程的構造流程更加清晰透明，詳細直觀地展現每個項目的具體施工內容，進一步提升裝配式橋梁工程項目的設計質量[4]。

4 裝配式橋梁結構特點

4.1 施工難點多

施工的難點較多是裝配式橋梁工程的一大特點。裝配式橋梁工程對于每次施工的安裝位置要求和各邊的鋼筋個數要求是不相同的，這往往會引發各種施工問題。做好這些結構的連接處理工作，需要各部門之間相互溝通合作，加強各種技術的交底協調，使各種連接的鋼筋規格與安裝位置能夠滿足設計施工圖紙要求。

4.2 施工精度要求高

裝配式橋梁整體施工中應該注重其施工精度，且施工相關設備要求更嚴格，要保證各種固定件之間連接牢固。施工過程中，要求現場施工人員嚴格按照設計施工圖紙要求進行施工精度控制，如果由于施工人員自身技術原因而導致整體施工精度降低，必定會對工程整體質量造成影響。重點環節的施工人員必須堅持持證上崗，并做好作業人員崗位把控。

5 裝配式橋梁構件中BIM技術的運用

5.1 在施工模擬中的運用

在裝配式橋梁工程施工方案實施前，可以綜合運用BIM技術對工程進行施工過程的動態分析以及模擬，以便設計者及時發現橋梁結構施工全過程中可能出現的質量問題，從而迅速制定有效的工程解決方案。為此，運用BIM技術手段，構建裝配式橋梁工程模型體系，并通過對裝配式橋梁工程構件的具體建模參數進行優化，可以對橋梁工程和施工作業過程進行更合理的模擬。例如，在裝配式橋梁構件進行吊裝建設過程的模擬中，可以直接結合吊裝工藝方案來進行設計施工全過程模擬，通過準確、生動的裝配式橋梁施工全過程模擬及施工流程數據的完整分析，便于在橋梁模擬實踐中及時發現質量問題，并迅速制定工程質量優化方案，從而為實施后續橋梁吊裝施工提供合理化指導。在裝配設計這一過程中，考慮到塔吊構件的旋轉與曲率半徑范圍、運輸速度及運行路線等多種技術因素的影響，需確保各種技術因素與設計環節之間的充分聯系，以最終確保裝配式橋梁工程的整體質量。對橋梁主體構件尺寸和施工作業環節進行仿真模擬，則可以找到現有施工方案存在的工藝缺陷，并對現有方案進行改進。

5.2 在場地布置管理中的運用

在吊裝工程的建設中，材料的運輸、堆放、吊裝是裝配式橋梁工程中至關重要的節點，其中，塔吊設備的旋轉半徑、材料堆放場地設施的擴展及加固、材料運輸車輛的最佳運輸路線等因素影響了施工現場的布置管理工作，進而影響整體施工作業。要在處理好這些重要節點的基礎上，還要將貫穿整個安裝施工作業過程的施工環節緊密地聯系起來，才能保證安裝施工的高效進行。因為施工現場中的材料集中堆放的場地很有限，所以要將施工作業現場所有的PC構件盡量堆放在地上1.5層臺階以下，并且注意控制好集中堆放材料場地范圍內所有材料的堆放量。因此，需要建設單位運用好BIM技術，迅速建立起科學、完善且合理的施工場地模型，對工程現場施工材料的使用情況等數據進行細致、合理、有效的量化分析，高效地分配材料集中堆放的場地，控制好裝配式橋梁材料在施工堆場空間中的合理存放量。裝配式橋梁構件場地布置如圖1所示。

圖1 裝配式橋梁構件場地布置

5.3 在現場施工中的運用

在裝配式橋梁工程現場施工過程中，可以綜合運用BIM技術中的可視化功能，以有效確保實際施工數據的準確性。在裝配式橋梁工程的施工過程中，有難度較高及結構復雜的施工難點，構件節點之間存在因個別構件局部位移而出現構件節點間無法準確實現施工定位，與現場施工無法銜接的特殊情況。運用BIM技術，可以對各施工連接點進行可視化的放大處理和實時展示，做到及時而準確地實現各個施工節點連接。在工程供應鏈過程質量管理方面，也可以運用BIM技術實現工程建設全過程供應鏈質量科學化管理。一方面，利用BIM技術對整個施工建設企業以使用場地等進行管理分析，并制定好各項工程的事前施工管理計劃，能夠輕松地完成對各種構件產品的采購比例等快速而準確地控制設定。另一方面，在對裝配式橋梁工程施工材料的過程跟蹤管理中，可以運用BIM技術的監控模塊對裝配式橋梁工程施工現場材料與施工現場情況進行實時監控，并可定期對施工橋梁材料使用量和施工進場送料計劃數量進行實時動態監控或調整，以確保現場工程各階段主要節點的區域構件需求量情況得到動態跟蹤控制。裝配式橋梁的現場施工如圖2至圖4所示。

圖2 裝配式橋梁構件吊裝過程

圖3 裝配式橋梁構件吊裝就位

圖4 裝配式橋梁構件成型

5.4 在構件制造中的應用

如今，人類社會已經進入大數據時代，任何行業、技術在發展過程中都會產生大數據，工程構件的建設監理方面也是如此，因此，要想進一步提升裝配式橋梁工程的管理質量，需要對工程構件數據處理進行優化。在橋梁構件模型研發及生產制造應用開發中，應用BIM技術可以儲存裝配式橋梁工程模型和建設數據，有利于實現橋梁工程構件的編碼與設定。同時，通過使用BIM的數據庫功能，進一步對工程構件及相關信息數據等進行全方位的數據跟蹤、分析、整理、歸納、存儲與集成。在裝配式橋梁工程中開展信息化管理工作時，可考慮利用芯片系統技術，逐步實現相關構件的信息數據實時追蹤，每個橋梁構件上需要預先安裝一個能夠保證與該構件上的信息數據對匹配的芯片和編碼，同時利用BIM技術，快速實現對構件相關芯片信息的收集、分析，根據實際收集到的信息來計算裝配式橋梁構件的質量情況[5]。

6 結語

綜上所述，分析BIM技術中的基本特征，將其應用到裝配式橋梁施工建設中，不僅能夠提高工程項目效率，還可以縮短施工作業時間，實現施工關鍵節點的優化，盡可能規避施工質量不達標等問題。在裝配式橋梁工程項目中，應用BIM技術體現在施工模擬、構件生產與現場施工等方面，應根據具體的模型開展施工與監管工作，提高工程項目的質量與效率。