橋梁工程全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用

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摘要：BIM技術(shù)在橋梁工程方面擁有著廣闊的應(yīng)用前景，因此研究其在橋梁工程方面的應(yīng)用至關(guān)重要。本文從設(shè)計、施工、后期運(yùn)營三個階段對BIM技術(shù)在橋梁工程全生命周期中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析研究，清晰地闡釋了bim技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀。本文通過對應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用存在些許不足，對其未來在橋梁工程的發(fā)展應(yīng)用提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)，橋梁工程，全生命周期，應(yīng)用

引言

近年來，隨著我國基建行業(yè)的迅速推進(jìn)和發(fā)展，BIM（BuildingInformationModeling）技術(shù)，即建筑信息模型技術(shù)，作為當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域的熱門技術(shù)之一，已經(jīng)取得了廣泛的研究和應(yīng)用。尤其在我國的房屋建筑工程中，已經(jīng)得到了很好地應(yīng)用，如中國尊、上海中心大廈、國家會展中心等大型工程，BIM技術(shù)在其建設(shè)過程中都發(fā)揮了重要的作用。但在我國的橋梁工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用卻仍未全面展開。與房屋建筑結(jié)構(gòu)相比，橋梁結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，在受力分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面要求更高，所以在設(shè)計階段會不可避免地出現(xiàn)或多或少的問題，進(jìn)而影響了施工質(zhì)量、成本、進(jìn)度等。BIM技術(shù)的出現(xiàn)可以很好地解決橋梁工程中出現(xiàn)的各種難題，從建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計伊始就能夠發(fā)揮巨大的作用。

1BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用

橋梁設(shè)計主要分為“預(yù)可”階段、“工可”階段、初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計階段。（1）在“預(yù)可報告”中，通過設(shè)計不同的橋型方案，對其工程造價、投資效益和回報等相關(guān)問題進(jìn)行初步的估算。本階段通過建設(shè)不同的橋梁模型能夠?qū)Σ煌姆桨高M(jìn)行初步的工程造價和效益估算。而且可以對其周邊的地形進(jìn)行模擬創(chuàng)建，在美觀、環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面也能夠?yàn)樵O(shè)計者提供參考和建議，以便于選擇更合適的橋梁方案，提高橋梁項(xiàng)目順利通過的效率和可能性[1]。（2）“工可”階段，利用BIM技術(shù)能夠在橋梁的建設(shè)規(guī)模、施工工藝、設(shè)備性能對比、環(huán)境等多個方面實(shí)現(xiàn)可視化。如使用Revit等BIM軟件建立的橋梁模型不僅可以使設(shè)計人員直觀準(zhǔn)確地了解橋型設(shè)計方案（如圖1），而且還能對橋梁模型中的材料、尺寸等信息進(jìn)行編輯，從而使設(shè)計人員能夠更清楚地從橋梁施工技術(shù)、成本的控制、工程的狀況等多個角度對項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查研究和分析比較。（3）在橋梁的初步設(shè)計階段，利用BIM技術(shù)能夠輕松地完成建筑材料以及工程量的統(tǒng)計，為編輯施工圖設(shè)計文件、施工準(zhǔn)備等提供依據(jù)。同時也能夠通過BIM模型來檢查圖紙的準(zhǔn)確性，避免施工過程中發(fā)現(xiàn)錯誤修改圖紙導(dǎo)致的工期延誤，以及由此產(chǎn)生的工程浪費(fèi)。（4）對于復(fù)雜的特大橋、互通式立交橋、新型的結(jié)構(gòu)橋梁等都需要進(jìn)行技術(shù)設(shè)計。通過BIM技術(shù)對橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計以及局部的細(xì)節(jié)處理，工程的設(shè)計方案也會隨之改變，BIM技術(shù)協(xié)同化的特點(diǎn)可以做到設(shè)計實(shí)時更新。當(dāng)工程的設(shè)計方案進(jìn)行了更改的同時，工程量也會隨之進(jìn)行更新，大大的節(jié)省了設(shè)計人員重復(fù)的工作，極大的提高了設(shè)計效率，將設(shè)計人員從枯燥的計算中解放出來，可以專注于橋梁設(shè)計本身。（5）橋梁施工圖設(shè)計，該階段中，BIM技術(shù)的數(shù)字化、可視化等特點(diǎn)能夠發(fā)揮很大的作用。該階段需要對橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行仔細(xì)的計算，確保橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、變形等條件能夠滿足運(yùn)營要求。人為的設(shè)計不但費(fèi)時費(fèi)力而且很容易出現(xiàn)計算失誤，利用BIM技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確計算橋梁配筋、截面以及形狀等相關(guān)數(shù)據(jù)，而且系統(tǒng)會自動生成詳細(xì)的報表，查看時一目了然。即使出現(xiàn)錯誤，也能夠很快的改正[6]。

2BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)在施工過程中能夠?qū)崿F(xiàn)可視化技術(shù)交底，便于更好地準(zhǔn)確地傳達(dá)工程設(shè)計人員的要求和意圖。此外通過BIM技術(shù)可以建立統(tǒng)一的橋梁管理信息平臺，對橋梁建設(shè)工程進(jìn)行實(shí)時的動態(tài)管理和監(jiān)控。橋梁施工管理不僅包含施工單位，同時包括了建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)單位等。各單位之間信息協(xié)調(diào)時的效率問題一直都是橋梁工程在建設(shè)施工過程中的一大難題。BIM技術(shù)的統(tǒng)一管理平臺能夠歸納各單位之間的信息[2]，達(dá)到數(shù)據(jù)共享、信息集成，使各單位更好的協(xié)調(diào)，服務(wù)于工程項(xiàng)目，大大提高了工程的建設(shè)效率。在橋梁建設(shè)過程中，也可以利用BIM技術(shù)進(jìn)行輔助工作。通過建設(shè)BIM施工模型，施工人員可以更加直觀地了解工地的現(xiàn)狀，從而進(jìn)行場地的設(shè)計、調(diào)整，優(yōu)化施工現(xiàn)場的管理，有效地保障和提高施工的效率。許多橋區(qū)的地形險峻，良好的橋梁施工場地環(huán)境管理是重中之重[3]。利用BIM技術(shù)能夠模擬地形、做出精確的地質(zhì)模型，為橋梁施工場地的環(huán)境選擇和利用提供依據(jù)。同時也可以在電腦上進(jìn)行靈活的現(xiàn)場布置，不僅可以為工人營造良好的橋梁施工環(huán)境和氛圍，確保工人的安全，而且還可以提高橋梁施工的效率和質(zhì)量。通過橋梁施工場地模擬還可以對施工工人進(jìn)行安全方面的指導(dǎo)和培訓(xùn)，提高工人的安全意識。工程中造價管理是十分重要的一環(huán)，BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)造價管理，這與之前的BIM模型息息相關(guān)。通過BIM模型，可以計算各個階段的施工物資用量，預(yù)知項(xiàng)目盈虧情況，通過之前BIM技術(shù)生成的報表與施工現(xiàn)場材料用量進(jìn)行對比，實(shí)現(xiàn)成本的動態(tài)控制。

3BIM技術(shù)在運(yùn)營階段的應(yīng)用

目前BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用更多的集中于橋梁工程的規(guī)劃設(shè)計及施工的前期階段，對于后期的橋梁工程運(yùn)營階段的應(yīng)用尚不成熟?，F(xiàn)在后期運(yùn)營很大程度上是人工操作進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和常規(guī)檢查[5]，管理效率低下，在我國橋梁檢測行業(yè)發(fā)展如此迅速的時代背景下，人工的檢測難以有效的應(yīng)付如此海量的橋梁工程信息數(shù)據(jù)收集、管理以及對病害的檢測和評估。BIM技術(shù)在橋梁運(yùn)營方面的應(yīng)用相比于人為管理展現(xiàn)了諸多的優(yōu)勢。我國主要依靠CBMS（Chi⁃naBridgeManagementSystem即“中國公路橋梁管理系統(tǒng)”）對橋梁進(jìn)行運(yùn)營維護(hù)。但是由于我國橋梁眾多、情況復(fù)雜，而且橋梁的評估體系并不完善，加之信息不能夠第一時間準(zhǔn)確的搜集，使得橋梁運(yùn)營管理系統(tǒng)還存在一些不足。BIM技術(shù)的信息即時更新能夠有效地彌補(bǔ)目前CBMS存在的缺陷。若是能夠?qū)IM技術(shù)與橋梁的運(yùn)營緊密結(jié)合，就能夠使CBMS系統(tǒng)得到更有效地應(yīng)用[4]。除此之外，在橋梁的日常安全管理方面，采用BIM技術(shù)的橋梁安全管理系統(tǒng)能夠有效地將橋梁構(gòu)件的所有數(shù)據(jù)結(jié)合起來，可以實(shí)現(xiàn)對橋梁的實(shí)時監(jiān)測。利用BIM的可視化特性以及情景動畫模擬可以提出應(yīng)急預(yù)案，并對工程人員進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)急培訓(xùn)，在橋梁的安全應(yīng)急管理方面就能夠發(fā)揮非常重要的作用。當(dāng)面對不可抗力、交通事故等突發(fā)性事件時，給出安全完整的應(yīng)急措施。未來BIM技術(shù)在橋梁運(yùn)營維護(hù)方面的應(yīng)用無疑會更加廣泛。

4結(jié)語

BIM技術(shù)以其協(xié)調(diào)性、可視化、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性展現(xiàn)了其巨大的優(yōu)勢。本文研究分析了BIM技術(shù)在橋梁工程全生命周期中各個階段的應(yīng)用，得出在設(shè)計階段和施工階段應(yīng)用較多，但是在后期運(yùn)營管理階段應(yīng)用較少。較房屋建筑工程而言，我國BIM技術(shù)在橋梁工程方面的應(yīng)用仍然不夠全面深入。另外研究發(fā)現(xiàn)，橋梁BIM建模軟件種類繁多，難以確定核心建模軟件，不利于BIM技術(shù)的推廣[7]。且BIM建模主要依靠國外的BIM軟件，想要與國內(nèi)管理軟件順利對接，不僅要考慮到我國的國產(chǎn)軟件與國外軟件之間的兼容問題，而且需要進(jìn)行大量的二次開發(fā)，給BIM技術(shù)在橋梁工程方面的應(yīng)用造成阻礙，BIM技術(shù)的不完善在一定程度上制約了BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用和發(fā)展?？傊跇蛄汗こ讨?，BIM技術(shù)的推廣，核心BIM軟件的確定，BIM技術(shù)與橋梁運(yùn)營管理軟件的結(jié)合，以及相關(guān)規(guī)范的形成等，可以加快BIM技術(shù)在橋梁工程全生命周期中的應(yīng)用，為我國的橋梁工程事業(yè)快速發(fā)展插上騰飛的翅膀。

參考文獻(xiàn)：

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[7]萬云華.橋梁工程設(shè)計BIM技術(shù)應(yīng)用探索[J].居舍，2019（9）.

作者：周慧文 韓玉虎 陳旭鵬 黃濤 單位：北華航天工業(yè)學(xué)院