橋梁工程全生命周期BIM技術應用

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

關鍵詞：BIM技術，橋梁工程，全生命周期，應用

引言

近年來，隨著我國基建行業(yè)的迅速推進和發(fā)展，BIM（BuildingInformationModeling）技術，即建筑信息模型技術，作為當前建筑工程領域的熱門技術之一，已經取得了廣泛的研究和應用。尤其在我國的房屋建筑工程中，已經得到了很好地應用，如中國尊、上海中心大廈、國家會展中心等大型工程，BIM技術在其建設過程中都發(fā)揮了重要的作用。但在我國的橋梁工程中，BIM技術的應用卻仍未全面展開。與房屋建筑結構相比，橋梁結構更為復雜，在受力分析、結構設計等方面要求更高，所以在設計階段會不可避免地出現或多或少的問題，進而影響了施工質量、成本、進度等。BIM技術的出現可以很好地解決橋梁工程中出現的各種難題，從建設項目設計伊始就能夠發(fā)揮巨大的作用。

1BIM技術在設計階段的應用

橋梁設計主要分為“預可”階段、“工可”階段、初步設計、技術設計、施工圖設計階段。（1）在“預可報告”中，通過設計不同的橋型方案，對其工程造價、投資效益和回報等相關問題進行初步的估算。本階段通過建設不同的橋梁模型能夠對不同的方案進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行模擬創(chuàng)建，在美觀、環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展等方面也能夠為設計者提供參考和建議，以便于選擇更合適的橋梁方案，提高橋梁項目順利通過的效率和可能性[1]。（2）“工可”階段，利用BIM技術能夠在橋梁的建設規(guī)模、施工工藝、設備性能對比、環(huán)境等多個方面實現可視化。如使用Revit等BIM軟件建立的橋梁模型不僅可以使設計人員直觀準確地了解橋型設計方案（如圖1），而且還能對橋梁模型中的材料、尺寸等信息進行編輯，從而使設計人員能夠更清楚地從橋梁施工技術、成本的控制、工程的狀況等多個角度對項目進行調查研究和分析比較。（3）在橋梁的初步設計階段，利用BIM技術能夠輕松地完成建筑材料以及工程量的統計，為編輯施工圖設計文件、施工準備等提供依據。同時也能夠通過BIM模型來檢查圖紙的準確性，避免施工過程中發(fā)現錯誤修改圖紙導致的工期延誤，以及由此產生的工程浪費。（4）對于復雜的特大橋、互通式立交橋、新型的結構橋梁等都需要進行技術設計。通過BIM技術對橋梁的結構進行深化設計以及局部的細節(jié)處理，工程的設計方案也會隨之改變，BIM技術協同化的特點可以做到設計實時更新。當工程的設計方案進行了更改的同時，工程量也會隨之進行更新，大大的節(jié)省了設計人員重復的工作，極大的提高了設計效率，將設計人員從枯燥的計算中解放出來，可以專注于橋梁設計本身。（5）橋梁施工圖設計，該階段中，BIM技術的數字化、可視化等特點能夠發(fā)揮很大的作用。該階段需要對橋梁結構強度進行仔細的計算，確保橋梁結構的強度、變形等條件能夠滿足運營要求。人為的設計不但費時費力而且很容易出現計算失誤，利用BIM技術能夠快速準確計算橋梁配筋、截面以及形狀等相關數據，而且系統會自動生成詳細的報表，查看時一目了然。即使出現錯誤，也能夠很快的改正[6]。

2BIM技術在施工階段的應用

BIM技術在施工過程中能夠實現可視化技術交底，便于更好地準確地傳達工程設計人員的要求和意圖。此外通過BIM技術可以建立統一的橋梁管理信息平臺，對橋梁建設工程進行實時的動態(tài)管理和監(jiān)控。橋梁施工管理不僅包含施工單位，同時包括了建設單位、設計單位、監(jiān)理單位、材料供應單位等。各單位之間信息協調時的效率問題一直都是橋梁工程在建設施工過程中的一大難題。BIM技術的統一管理平臺能夠歸納各單位之間的信息[2]，達到數據共享、信息集成，使各單位更好的協調，服務于工程項目，大大提高了工程的建設效率。在橋梁建設過程中，也可以利用BIM技術進行輔助工作。通過建設BIM施工模型，施工人員可以更加直觀地了解工地的現狀，從而進行場地的設計、調整，優(yōu)化施工現場的管理，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技術能夠模擬地形、做出精確的地質模型，為橋梁施工場地的環(huán)境選擇和利用提供依據。同時也可以在電腦上進行靈活的現場布置，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量。通過橋梁施工場地模擬還可以對施工工人進行安全方面的指導和培訓，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技術還可以實現造價管理，這與之前的BIM模型息息相關。通過BIM模型，可以計算各個階段的施工物資用量，預知項目盈虧情況，通過之前BIM技術生成的報表與施工現場材料用量進行對比，實現成本的動態(tài)控制。

3BIM技術在運營階段的應用

目前BIM技術的研究和應用更多的集中于橋梁工程的規(guī)劃設計及施工的前期階段，對于后期的橋梁工程運營階段的應用尚不成熟?，F在后期運營很大程度上是人工操作進行數據采集和常規(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付如此海量的橋梁工程信息數據收集、管理以及對病害的檢測和評估。BIM技術在橋梁運營方面的應用相比于人為管理展現了諸多的優(yōu)勢。我國主要依靠CBMS（Chi⁃naBridgeManagementSystem即“中國公路橋梁管理系統”）對橋梁進行運營維護。但是由于我國橋梁眾多、情況復雜，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確的搜集，使得橋梁運營管理系統還存在一些不足。BIM技術的信息即時更新能夠有效地彌補目前CBMS存在的缺陷。若是能夠將BIM技術與橋梁的運營緊密結合，就能夠使CBMS系統得到更有效地應用[4]。除此之外，在橋梁的日常安全管理方面，采用BIM技術的橋梁安全管理系統能夠有效地將橋梁構件的所有數據結合起來，可以實現對橋梁的實時監(jiān)測。利用BIM的可視化特性以及情景動畫模擬可以提出應急預案，并對工程人員進行相關的應急培訓，在橋梁的安全應急管理方面就能夠發(fā)揮非常重要的作用。當面對不可抗力、交通事故等突發(fā)性事件時，給出安全完整的應急措施。未來BIM技術在橋梁運營維護方面的應用無疑會更加廣泛。

4結語

BIM技術以其協調性、可視化、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性展現了其巨大的優(yōu)勢。本文研究分析了BIM技術在橋梁工程全生命周期中各個階段的應用，得出在設計階段和施工階段應用較多，但是在后期運營管理階段應用較少。較房屋建筑工程而言，我國BIM技術在橋梁工程方面的應用仍然不夠全面深入。另外研究發(fā)現，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技術的推廣[7]。且BIM建模主要依靠國外的BIM軟件，想要與國內管理軟件順利對接，不僅要考慮到我國的國產軟件與國外軟件之間的兼容問題，而且需要進行大量的二次開發(fā)，給BIM技術在橋梁工程方面的應用造成阻礙，BIM技術的不完善在一定程度上制約了BIM技術在橋梁工程中的應用和發(fā)展?？傊?，在橋梁工程中，BIM技術的推廣，核心BIM軟件的確定，BIM技術與橋梁運營管理軟件的結合，以及相關規(guī)范的形成等，可以加快BIM技術在橋梁工程全生命周期中的應用，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：

[1]蘇榮榮BIM技術在橋梁工程方面的應用研究[J].自動化與儀器儀表，2017（8）.

[2]李立功.BIM模型在橋梁施工中的應用研究[J].中國錳業(yè)，2019（1）.

[3]金擁軍.BIM在橋梁施工中的應用[J].城市道路與防洪，2018（6）.

[4]程海根沈長江.BIM技術在橋梁工程中的應用研究綜述[J].土木建筑工程信息技術，2017（10）.

[5]宋飛.橋梁工程BIM技術應用探索[J].科技經濟導刊，2018.

[6]林友強曾明根馬天樂徐優(yōu).橋梁工程設計BIM技術應用探索[J].結構工程師，2016（8）.

[7]萬云華.橋梁工程設計BIM技術應用探索[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)學院