BIM 技術(shù)在橋梁建設(shè)全過程的應(yīng)用探析

趙程俊

（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院，廣西南寧 530000）

0 引言

橋梁建設(shè)項目受自身涉及工序多、外界影響環(huán)節(jié)多、投資建設(shè)費用高、施工技術(shù)相對復雜等因素影響，對BIM（Building Information Model，建筑信息模型）技術(shù)的應(yīng)用效果提出了不小的挑戰(zhàn)[1]。健全的BIM 技術(shù)可以貫穿橋梁建設(shè)工程全過程各個階段的參數(shù)、流程和資源，對工程整體形成策略分析，能夠應(yīng)用到橋梁建設(shè)工程不同參建方的施工建設(shè)中。BIM 技術(shù)具備工程數(shù)據(jù)資源共享，實現(xiàn)異構(gòu)分布結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一及全局統(tǒng)一，提供項目建設(shè)全過程的動態(tài)數(shù)據(jù)資源新建、控制和分配，是應(yīng)用性較強的一類提升橋梁等工程建設(shè)過程的設(shè)計、施工、管控現(xiàn)代化信息技術(shù)手段[2]。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到橋梁建設(shè)工程項目中，可有效協(xié)助工程集成管理環(huán)境，提升橋梁建設(shè)工程項目的整體施工效率、質(zhì)量，降低建設(shè)風險。

1 BIM 技術(shù)應(yīng)用到橋梁建設(shè)必要性分析

BIM 技術(shù)一經(jīng)應(yīng)用便得到了工程建設(shè)領(lǐng)域的廣泛青睞，隨著BIM 技術(shù)的不斷優(yōu)化，可有效提升橋梁建設(shè)工程項目設(shè)計單位的創(chuàng)新性集成和設(shè)計，對橋梁建設(shè)工程項目的整體建設(shè)實施有著極高的重要性，具體體現(xiàn)在以下方面。

1.1 建設(shè)方案設(shè)計及復核

由于橋梁建設(shè)工程項目的具體應(yīng)用是各個相關(guān)專業(yè)相互合作建立的建設(shè)模型，通過將各個模型進行合并，完成建設(shè)方案思路的碰撞和合理性檢驗，有效發(fā)掘工程建設(shè)方案中的不合理因素。建設(shè)施工單位通過BIM 模型可更直觀的領(lǐng)會工程施工方案的設(shè)計意向，從而進一步檢驗橋梁建設(shè)工程方案的可性能，為方案的不斷優(yōu)化提供參考，降低施工工序復雜性。

1.2 建設(shè)方案呈現(xiàn)可視分析

利用BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)橋梁建設(shè)工程項目方案的可視分析，通過建立模型、項目計劃、施工投資費用等方面的聯(lián)系，建立整體關(guān)聯(lián)的可視化信息模型，從而實現(xiàn)橋梁建設(shè)工程項目全過程的施工動態(tài)數(shù)據(jù)模擬，進一步確保橋梁建設(shè)工程方案的可行性[3]。通過比對項目中的各個計劃，挑選中最優(yōu)實施方案，有效控制施工投資費用。

1.3 建立建設(shè)施工模型

合理利用BIM 技術(shù)中模型建立功能，可為橋梁建設(shè)工程項目建立不同階段的模型模擬。工程建設(shè)過程中可不斷優(yōu)化設(shè)計模型的參數(shù)信息，包含工程技術(shù)、工程計劃、施工材料、施工方法等方面，并在竣工后將BIM 模型匯集到竣工圖紙中，形成工程竣工檔案，以便于后期的運維和相關(guān)工程項目的參考。

2 BIM 技術(shù)在橋梁建設(shè)應(yīng)用要點

2.1 協(xié)助工程資料管理和控制使用

通常橋梁建設(shè)工程項目建設(shè)規(guī)模較大，需要不同參建企業(yè)相互配合實施，如：監(jiān)理單位、設(shè)計單位、建設(shè)單位、材料供應(yīng)單位及施工單位等，不同參建企業(yè)之間涉及溝通協(xié)調(diào)工作繁多，中間會產(chǎn)生數(shù)量較大的工程資料文件及數(shù)據(jù)，包含報表、方案圖紙、合同等。因此應(yīng)采取必要手段保證信息的高效傳遞，保證工程資料科學管理和控制使用，保證工程數(shù)據(jù)有據(jù)可查、版本統(tǒng)一。

2.2 形成精準集成的高仿真模型

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于橋梁建設(shè)工程項目，由于其工作原理歸類為三維集成設(shè)計領(lǐng)域，具體模式設(shè)計時需要將不同工種、專業(yè)的設(shè)計模型進行集成融合，建立一套精準集成的高仿真模型。實際橋梁建設(shè)工程設(shè)計中，應(yīng)選擇與施工工程相符的BIM 軟件系統(tǒng)，并將不同軟件的文件格式實現(xiàn)兼容性標準統(tǒng)一，以提高模型的仿真效果，實現(xiàn)模型的精準集成。

2.3 實現(xiàn)BIM 技術(shù)與復雜工程的有效結(jié)合

橋梁建設(shè)工程項目施工技術(shù)復雜，工程建設(shè)風險很大，基于此，對BIM 技術(shù)的應(yīng)用實施提出了更高的標準，需要能夠有效為工程降低費用投資、減少風險，針對復雜的關(guān)鍵工序?qū)嵤﹦討B(tài)監(jiān)控，精準及時的定位工程中遇到的問題，有效利用BIM 模型實施分析，將實際工程與模型形成比對，定位誤差，根據(jù)比對數(shù)據(jù)對工程建筑規(guī)格尺寸、構(gòu)件位移等參數(shù)實施調(diào)整。

2.4 全面應(yīng)用于工程建設(shè)的不同專業(yè)

橋梁建設(shè)工程項目實施需要不同參建企業(yè)參與，由于工作地點存在差異，除了基本日常工作，還包括大量的現(xiàn)場施工。如何將BIM 軟件系統(tǒng)全面應(yīng)用于工程建設(shè)的不同專業(yè)，應(yīng)用于橋梁建設(shè)工程項目的整體和全過程，實現(xiàn)不同參建單位的充分協(xié)調(diào)統(tǒng)一，達到預期的BIM 系統(tǒng)應(yīng)用效果，是在工程中有效應(yīng)用BIM 技術(shù)的關(guān)鍵。

3 BIM 技術(shù)在橋梁建設(shè)全過程的應(yīng)用

3.1 建立橋梁工程BIM 模型

現(xiàn)以某互通式立交橋橋梁建設(shè)工程為例，在為橋梁工程建立BIM 模型時，采用標準的DGN 格式文件，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型組裝的參數(shù)格式統(tǒng)一。首先應(yīng)用Power-Civil 軟件完成總裝系統(tǒng)平臺建立。Power-Civil 軟件是當前橋梁建筑行業(yè)主流的BIM 系統(tǒng)平臺，其可有效建立數(shù)字三維模型，可模擬建立橋梁墩臺的精確位置，與其他軟件工具結(jié)合還能設(shè)立相關(guān)橋梁子模型，完成橋梁整體與橋梁墩臺位置的結(jié)合，從而完成包含整體橋梁工程信息的立體模型。橋梁墩臺基礎(chǔ)參數(shù)信息如圖1 所示。

圖1 橋梁墩臺基礎(chǔ)參數(shù)信息

在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用MicroStation 軟件系統(tǒng)建立橋梁主跨模型，MicroStation 軟件是一個常用的橋梁建模軟件，能夠?qū)蛄旱奶厥饨Y(jié)構(gòu)構(gòu)造建立模型，如鋼箱梁、索道結(jié)構(gòu)等。進而應(yīng)用BridgeMaster 軟件為橋梁工程引橋結(jié)構(gòu)建模，從而完成引橋結(jié)構(gòu)在二維平面的模型結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用BridgeMaster 完成的模型設(shè)計可直接應(yīng)用到其他BIM 軟件，在此基礎(chǔ)上完成后續(xù)的模型完善和修改工作。最后應(yīng)用ProConcrete 軟件建立橋梁工程的鋼筋模型，實現(xiàn)以必要的建設(shè)數(shù)據(jù)為依據(jù)增設(shè)三維配筋，根據(jù)工程設(shè)計完成不同結(jié)構(gòu)的立體模型建立，并實現(xiàn)碰撞檢測試驗。并應(yīng)用Prosteel 軟件完成對橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)的模型優(yōu)化，建立最終的橋梁工程計算分析樣圖模型。BIM 系統(tǒng)橋梁設(shè)計圖及橋梁總體模型圖如圖2、圖3 所示。

圖2 BIM 系統(tǒng)橋梁設(shè)計

圖3 橋梁總體模型

3.2 管控工程項目協(xié)調(diào)工作

橋梁建設(shè)工程項目規(guī)模較大，需要不同參建企業(yè)相互配合完成。常規(guī)的配合工作多以設(shè)計圖紙為基礎(chǔ)實現(xiàn)，應(yīng)用BIM 技術(shù)可實現(xiàn)以BIM 模型為基礎(chǔ)完成參建企業(yè)間的溝通交流和工作配合。以ProjectWise 軟件為例，軟件可為橋梁各參建企業(yè)建立協(xié)同工程管控平臺，以BIM 模型為依托進行工程核心管理控制，BIM 模型可在各參建方之間共享，形成工作的協(xié)調(diào)交流，保證數(shù)據(jù)的一致性，提高工作效率。

3.3 管控橋梁建設(shè)工程項目相關(guān)資料

橋梁建設(shè)工程項目實施過程中會涉及大量的工程資料，主要包括不同類的工程文件、方案設(shè)計、模型數(shù)據(jù)、設(shè)計圖紙、各方合同等。對于橋梁建設(shè)工程項目相關(guān)資料可應(yīng)用ProjectWise 軟件完成工程資料的分類、交互和管控，在保證資料數(shù)據(jù)版本統(tǒng)一的前提下，實現(xiàn)不同工程資料數(shù)據(jù)的完成保存和查詢。利用ProjectWise 軟件，還可便捷的實現(xiàn)資料發(fā)布至各個終端設(shè)備，保證各參建單位隨時調(diào)取使用。在工程建設(shè)現(xiàn)場也可便捷的查詢，有效的保證了橋梁建設(shè)工程項目的順利實施。

3.4 實施項目現(xiàn)場管控及進度分析

應(yīng)用BIM 系統(tǒng)MicroStation 軟件建立項目現(xiàn)場模型，形成施工材料、設(shè)備調(diào)度方案，使方案趨于合理。深入分析橋梁施工大型機械設(shè)備運轉(zhuǎn)，計算設(shè)備安全施工范圍，避免設(shè)備施工的相互干擾。利用Navigator 軟件將工程進度計劃與BIM 模型結(jié)合，實施施工動態(tài)模擬，驗證進度計劃的合理性，定位主要問題加以解決。如果將材料成本等因素融入模型，可實現(xiàn)材料投資費用對比，以大規(guī)模減低材料成本，提高方案的經(jīng)濟性。

3.5 實施項目碰撞檢驗

利用BIM 技術(shù)的Navigator 軟件可完成對模型的查閱，并完成相應(yīng)相關(guān)子模型的碰撞檢驗，以及對橋梁工程中鋼筋等重要部位進行碰撞檢驗。通過健全的碰撞檢驗可為橋梁工程的實際實施提供保證，能通過試驗及時的定位設(shè)計中存在的缺陷，并加以改正。

3.6 協(xié)助工程預算及成本管控

橋梁建設(shè)工程項目中成本控制是一項關(guān)鍵工作，常規(guī)的成本管控多是通過人工方式，根據(jù)報表、圖紙等資料完成大致的預算，但由于橋梁工程涉及大量的施工圖紙等資料，彼此之間缺少有效的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)精準計算十分困難。利用BIM 計算建立模型，可詳細呈現(xiàn)橋梁工程不同構(gòu)件的工程屬性，精準測算工程量，確定工程預算成本，實現(xiàn)有效控制。

4 結(jié)論

BIM 技術(shù)兼具了工程數(shù)據(jù)資源共享、異構(gòu)數(shù)據(jù)的標準統(tǒng)一特點，可實現(xiàn)橋梁工程動態(tài)數(shù)據(jù)資源新建、控制和分配，是一類有效提升工程建設(shè)過程的設(shè)計、施工、管控的現(xiàn)代化信息技術(shù)手段。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到橋梁建設(shè)全過程，可搭建集成管理環(huán)境，提升橋梁建設(shè)工程項目的整體施工質(zhì)量，降低風險。