BIM技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造和施工中的應(yīng)用

朱桂琴

（甘肅一安建設(shè)科技集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

在橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造和施工中，使用BlM技術(shù)可以為技術(shù)提供一定的科技支持，更好地反映制造和施工中各個(gè)環(huán)節(jié)的情況，使各部門之間可以更好地進(jìn)行溝通與交流。本文僅就BIM技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造和施工過程中的應(yīng)用展開深入的探討。

1 BIM技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)制造過程中的重要性

1.1 在BIM模型構(gòu)建中對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行審核

應(yīng)用BIM技術(shù)，可對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行審核，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位十分方便查找設(shè)計(jì)過程中存在的空間布置問題，并及時(shí)整改，防止不必要的變更情況出現(xiàn)。對(duì)于原設(shè)計(jì)為平面的，則需在BIM 技術(shù)中轉(zhuǎn)換成三維立體模型。直接采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的，就顯得更加方便，設(shè)計(jì)人員自己就可對(duì)空間布置問題進(jìn)行查找。

1.2 展示更加立體的三維空間模型

應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維空間模型，可以幫助相關(guān)工作人員對(duì)施工項(xiàng)目的具體情況、外形及不同鋼結(jié)構(gòu)部件所使用的位置進(jìn)行全面地了解，防止工程實(shí)施過程中發(fā)生不必要的失誤。施工技術(shù)人員通過對(duì)橋梁桿結(jié)構(gòu)三維模型進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，對(duì)設(shè)計(jì)出來的施工計(jì)劃再進(jìn)行科學(xué)、合理地調(diào)整，最終起到間接革新設(shè)計(jì)方案的目的。不僅如此，工程師還能夠通過模型，為設(shè)計(jì)方案提供更多的數(shù)據(jù)支持和幫助。

1.3 提高驗(yàn)收工作的效率與水平

將具體的施工內(nèi)容加入到BIM模型中，可以為后期的竣工驗(yàn)收等各項(xiàng)工作打下良好的基礎(chǔ)以及提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，也可以保證竣工驗(yàn)收之后的質(zhì)量符合相關(guān)的要求。眾所周知，橋梁建設(shè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)十分復(fù)雜，許多地方人去不了，而BIM模型中，人們可以“進(jìn)入到”自己進(jìn)不去的地方，幫助竣工驗(yàn)收工作向著精細(xì)化的方向發(fā)展和前進(jìn)，并進(jìn)一步提升竣工驗(yàn)收工作的質(zhì)量與水平。

2 鋼結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)加工中所存在的問題分析

（1）鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)加工的過程中，無論是成型、加工、安裝，還是具體的施工，每一個(gè)階段都包含著大量的信息。例如：不同鋼部件的具體尺寸以及材質(zhì)，不同鋼部件的拼接方式以及相對(duì)的位置等，如果所有的信息都應(yīng)用紙質(zhì)文本記錄，此項(xiàng)工作會(huì)非常的繁重；在加工生產(chǎn)過程中，多個(gè)部門之間無法進(jìn)行信息的傳遞，為后期的安裝工作帶來了許多困難。另外，如果沒有對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地管理，也會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)加工水平與效率產(chǎn)生不利影響。

（2）鋼結(jié)構(gòu)零部件數(shù)量龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。例如：鋼結(jié)構(gòu)中的連接板、栓釘、細(xì)長(zhǎng)桿件等，這些具有細(xì)小性特點(diǎn)的構(gòu)件非常容易出現(xiàn)丟失或者是混裝等情況；在安裝中，這些零件如果出現(xiàn)了墜落問題，則極有可能會(huì)給相關(guān)工作人員的人身安全帶來威脅。對(duì)此，必須應(yīng)用科學(xué)的方法，進(jìn)一步地提升鋼結(jié)構(gòu)施工組織中的管理水平。

（3）鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的數(shù)量多，類型復(fù)雜，甚至還有一些異型結(jié)構(gòu)的存在。眾所周知，橋梁建設(shè)項(xiàng)目具有施工時(shí)間長(zhǎng)、工序復(fù)雜、工程量龐大等特點(diǎn)，而且橋梁跨度極大，在施工現(xiàn)場(chǎng)需要應(yīng)用拼接等方法，將不同的構(gòu)件完整地連接在一起，最終形成一個(gè)整體。如果工作人員沒有對(duì)每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行分類及編號(hào)，則極有可能會(huì)出現(xiàn)混裝問題，對(duì)工程最終的質(zhì)量會(huì)帶來影響。

目前，BIM技術(shù)在各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。BIM模型作為信息輸入以及管理中最有效的載體，可以將設(shè)計(jì)、加工、生產(chǎn)、安裝、施工等多個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的信息完美地連接在一起，進(jìn)一步地提高管理的水平與效率，對(duì)工程的具體施工給予充分的指導(dǎo)和幫助，可以讓大量的信息順利地在工程參與方之間傳遞，時(shí)效性更強(qiáng)。將BIM模型與鋼結(jié)構(gòu)加工生產(chǎn)以及具體的安裝工作有效地連接在一起，將BIM技術(shù)的作用和對(duì)數(shù)據(jù)信息管理方面的優(yōu)勢(shì)全面地展示出來，幫助施工單位制定出具有科學(xué)性與合理性的施工計(jì)劃與方案，并且對(duì)施工過程中的一些重點(diǎn)和難點(diǎn)部分，及時(shí)選派工作人員進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)，減少和降低各個(gè)參與方信息斷層問題發(fā)生的可能與概率，更是防止信息孤島問題的出現(xiàn)[1]。另外，對(duì)于那些非常關(guān)鍵的構(gòu)件，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，了解構(gòu)件在加工、生產(chǎn)以及安裝過程中的實(shí)際進(jìn)度，最終保證工程的高質(zhì)量完成。

3 BIM模型的創(chuàng)建及深化

現(xiàn)如今橋梁設(shè)計(jì)單位所提交的圖紙都是二維圖紙，通過應(yīng)用BIM技術(shù)可以將二維圖紙變?yōu)槿S模型，并且在建模的過程中，不斷地復(fù)核設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等[2]。

（1）創(chuàng)建弦桿模型。

當(dāng)工作人員在創(chuàng)建弦桿模型過程中，需要考慮工廠加工制造過程中的要求，還需要對(duì)模型提供雙孔錯(cuò)位問題，之后應(yīng)用單車栓孔分開創(chuàng)建的方法進(jìn)行模型的建設(shè)。圖1為弦桿建模節(jié)點(diǎn)螺栓處理圖。從圖1可以看出，弦桿節(jié)點(diǎn)螺栓的處理方法得到了創(chuàng)新，對(duì)桿件與拼接板雙孔處出現(xiàn)的問題進(jìn)行妥善地解決。建模過程中，拼接板的另一側(cè)雙孔之間并沒有過多的關(guān)系，所以通過模型就能夠測(cè)量該側(cè)桿件引起的偏差值，為不斷對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化與革新提供了數(shù)據(jù)支持和幫助[3]。

圖1 弦桿建模節(jié)點(diǎn)螺栓處理圖

（2）橋面板塊。

在進(jìn)行橋面板塊建模的過程中，還需對(duì)各個(gè)單元的出圖進(jìn)行分析。對(duì)整體橋面板塊的出圖進(jìn)行研究，需采用輔助構(gòu)件的方法。各個(gè)單元以子構(gòu)件形式附在輔助構(gòu)件上面，并有效解決縱梁、橫梁與整體拼裝圖和模型之間的對(duì)立關(guān)系。

（3）設(shè)計(jì)溝通。

在建模過程中，通過模型的校對(duì)、核準(zhǔn)，可以迅速地找到設(shè)計(jì)圖紙中所存在的問題，即建模的實(shí)際過程也是復(fù)核設(shè)計(jì)的關(guān)鍵方法。通過具有可視化特點(diǎn)的三維模型與設(shè)計(jì)溝通，可以將設(shè)計(jì)問題真實(shí)地展現(xiàn)出來，大幅度地提高與設(shè)計(jì)溝通的水平與效率，讓溝通的準(zhǔn)確性得到保障[4]。

（4）圖紙管理。

通過應(yīng)用BIM模型，能夠獲得創(chuàng)新與深化之后的圖紙，再通過圖紙工具進(jìn)行零件尺寸的實(shí)際標(biāo)注以及解釋，最終得到了更具準(zhǔn)確性的設(shè)計(jì)圖紙。

4 BIM技術(shù)在工廠制作中的實(shí)際應(yīng)用

（1）數(shù)控文件的輸出。

將模型作為基礎(chǔ)，經(jīng)過選擇過濾，設(shè)置即將排版零件的板厚、材質(zhì)的主要參數(shù)等，以最快的速度選擇相同類型的零件，并且輸出數(shù)控文件。

（2）數(shù)控排版套料。

把數(shù)控文件以批量式的方法，加入到專業(yè)套料軟件中，再以最省料模式進(jìn)行排版套料[5]。

（3）套料結(jié)果的輸出。

套料排版結(jié)束之后，所有的零件全部排列在虛擬鋼板上面，再輸入與之相對(duì)應(yīng)的加工程序以及排版圖紙，用于車間數(shù)控的切割，與傳統(tǒng)的人工繪圖進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者之間有著很大的差異，自動(dòng)套料輸出數(shù)據(jù)程序及排版圖，大幅度地提升了工作水平與效率，且減少了錯(cuò)誤問題的出現(xiàn)。

（4）加工過程中的實(shí)際應(yīng)用。

工廠中的加工，主要就是運(yùn)用數(shù)控程序?qū)霐?shù)控切割機(jī)，再進(jìn)行鋼板的切割工作。專業(yè)的工作人員通過模型以及圖紙中的內(nèi)容，將切割之后的零件焊接成為了構(gòu)件。BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，可視化的特點(diǎn)幫助工作人員以最快的速度將工作的實(shí)際內(nèi)容進(jìn)行全面了解和明確，還能夠讓工作人員了解構(gòu)件拼焊的主要順序，不會(huì)出現(xiàn)茫然無措等情況[6]。

5 BIM技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，主要是施工信息與BIM技術(shù)模型動(dòng)態(tài)聯(lián)合集成的過程，并隨施工的展開進(jìn)行更新以及輔助項(xiàng)目的具體實(shí)施進(jìn)行有效地管理。

（1）對(duì)施工進(jìn)度加大管理的力度。

通過對(duì)進(jìn)度管理中的要點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要是4D施工模型的創(chuàng)設(shè)，應(yīng)用Project創(chuàng)建WBS以及進(jìn)度計(jì)劃，并且導(dǎo)入4D-BIM平臺(tái)，之后將多個(gè)BIM軟件模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地整理，再進(jìn)行4D模型的聯(lián)系，集成施工信息，最終真正地完成實(shí)物模型的建立工作。模型建立工作結(jié)束之后，再通過BIM平臺(tái)，進(jìn)行施工的模擬以及進(jìn)度的研究，將施工的主要工序以及施工過程全面展示出來，并將最終的結(jié)果作為基礎(chǔ)，制作報(bào)表，為快速地發(fā)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃中所存在的問題打下基礎(chǔ)[7]。

（2）施工狀況的管理工作。

工況管理工作的主要內(nèi)容包括：施工過程中工況信息的錄入、查詢、深入的分析以管理等，可以通過4D-BIM平臺(tái)真正地實(shí)現(xiàn)信息的共享以及公司的遠(yuǎn)程管理[8]。

（3）安全監(jiān)控管理工作。

通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行如實(shí)的計(jì)算，找到關(guān)鍵監(jiān)控點(diǎn)的主要位置，BIM模型中有對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過布置應(yīng)變片，把相關(guān)的數(shù)據(jù)加入到監(jiān)控點(diǎn)中去。通過該點(diǎn)就可以真實(shí)地查詢到具體監(jiān)控?cái)?shù)值以及理論設(shè)計(jì)數(shù)值，具有可視化特點(diǎn)的信息模型將查詢的效率與水平提高到一個(gè)新的層次[9]。

6 結(jié)束語

現(xiàn)如今建筑施工行業(yè)正在如火如荼地發(fā)展，我國(guó)的BIM技術(shù)正處在探索階段。BIM技術(shù)理論還需要與具體的情況相結(jié)合，并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求進(jìn)行深入了解。在具體應(yīng)用的過程中，將出現(xiàn)的問題妥善地解決，真正地落實(shí)到實(shí)處，才能夠?qū)⑵渥饔煤蛢?yōu)勢(shì)、價(jià)值全部地發(fā)揮出來。相信隨著時(shí)間的推移，相關(guān)工作人員對(duì)BIM技術(shù)鉆研與分析會(huì)不斷地深入，會(huì)使BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更好、更充分地發(fā)揮出來，助力建筑施工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。