BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用研究

曹旭光 楊偉名(湘潭大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖南省 湘潭市 411100)

BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用研究

曹旭光 楊偉名
(湘潭大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖南省 湘潭市 411100)

近幾年，隨著橋梁建設(shè)項(xiàng)目的不斷增加，BIM（建筑信息模型）技術(shù)也逐漸應(yīng)用到實(shí)際建設(shè)中，輔助橋梁設(shè)計(jì)與施工人員完成橋梁建設(shè)工程，大幅度地降低了橋梁建設(shè)中的安全隱患，提高了橋梁建設(shè)的施工質(zhì)量。文章主要研究了BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)、施工中的應(yīng)用，以期為現(xiàn)代橋梁建設(shè)提供一些有價(jià)值的參考。

橋梁工程；BIM技術(shù)；設(shè)計(jì)階段；施工階段

BIM技術(shù)作為新一代設(shè)計(jì)理念和技術(shù)，其早已被歐美國(guó)家用于各種建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中，被譽(yù)為建筑領(lǐng)域繼計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）后的又一大技術(shù)變革。目前，我國(guó)在建筑行業(yè)已陸續(xù)使用BIM技術(shù)，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工程巨大的項(xiàng)目，現(xiàn)已取得了一定的成效。但對(duì)于橋梁的建設(shè)，BIM技術(shù)基本還處于初步探索階段，應(yīng)用案例相對(duì)較少，一些成功的案例有滬昆客專北盤大橋、新白沙沱長(zhǎng)江大橋。

BIM（建筑信息模型）技術(shù)，主要是用來實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的物理功能特性的數(shù)字描述與管理的技術(shù)，該技術(shù)貫穿到項(xiàng)目的全生命周期，包括設(shè)計(jì)、施工、管理和運(yùn)維等階段，能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用和保證信息與現(xiàn)實(shí)保持協(xié)同[1]。

1 BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

1.1 前期設(shè)計(jì)

橋梁工程的建設(shè)涉及業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方等眾多參與方，要想?yún)f(xié)同完成項(xiàng)目，就必須了解彼此之間的意圖和需求。尤其在前期設(shè)計(jì)橋梁方案的比較與選擇過程中，由于平面圖紙的約束，設(shè)計(jì)單位和業(yè)主難以溝通及達(dá)成統(tǒng)一的想法?；贐IM技術(shù)，進(jìn)行參數(shù)化、信息化和數(shù)字化三維建模，并形成橋梁初步設(shè)計(jì)效果圖及動(dòng)態(tài)演示，業(yè)主和項(xiàng)目規(guī)劃者能通過信息模型，更直觀更加科學(xué)得去評(píng)估項(xiàng)目。三維可視化模型搭建了溝通交流的平臺(tái)，將設(shè)計(jì)理念傳遞給業(yè)主，同時(shí)業(yè)主把意見反饋給設(shè)計(jì)單位，使前期設(shè)計(jì)方案的選擇高效快捷。圖1為某拱橋模型，建模采用Revit軟件，利用BIM模型三維表達(dá)較傳統(tǒng)二維圖紙更清楚、更易理解。

圖2 某拱橋BIM模型

1.2 后期設(shè)計(jì)

后期設(shè)計(jì)階段，主要對(duì)前期的BIM模型設(shè)計(jì)橋梁的設(shè)計(jì)校核、碰撞檢查等。因?yàn)闃蛄航ㄔO(shè)中，對(duì)于各種指標(biāo)的要求比較高，為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，利用BIM模型能夠使設(shè)計(jì)人員更好的完成設(shè)計(jì)結(jié)果測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題并做相應(yīng)的調(diào)整。

BIM模型的建立過程中，及時(shí)修改設(shè)計(jì)圖紙出現(xiàn)的錯(cuò)誤，有助于減少施工過程中出錯(cuò)的可能性?；谇捌诖_定的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行更細(xì)化的深化建模。采用BIM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核和碰撞檢查，同時(shí)生成分析報(bào)告。如果出現(xiàn)問題，則進(jìn)行二維圖紙修改、再建模、再檢測(cè)，直至不在出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題[2]。具體設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟如下：

圖3 設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟

2 BIM技術(shù)在橋梁施工階段的應(yīng)用

2.1 可視化技術(shù)交底

利用BIM模型向施工單位進(jìn)行技術(shù)交底，能夠通過BIM模型的可視化性和信息性向施工人員詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)思路，避免實(shí)際施工工藝與施工圖紙產(chǎn)生分歧的情況。并且，在技術(shù)交底時(shí)，施工單位也能根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足，及時(shí)設(shè)計(jì)人員相互討論。對(duì)一些施工危險(xiǎn)、施工難度大的地方進(jìn)行協(xié)調(diào)并修正，使項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案現(xiàn)實(shí)可實(shí)施性更高，極大的避免了施工浪費(fèi)與質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題。

2.2 動(dòng)態(tài)控制

在施工組織設(shè)計(jì)安排中，利用BIM模型的動(dòng)態(tài)形式，不僅能夠更直觀的反應(yīng)施工進(jìn)度信息，更能夠反映相應(yīng)階段施工目標(biāo)完成所產(chǎn)生的施工成本，便于施工成本的控制管理。另外，在施工備料、人員分配與資金安排上也能實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化的管理與使用，使人員、材料、機(jī)械、資金的利用率最大化，提高項(xiàng)目整體施工效益與橋梁建設(shè)質(zhì)量。

2.3 安全模擬施工

在安全施工方面，BIM技術(shù)能夠提高橋梁施工的安全度，對(duì)施工過程中一些安全較大的工程可以實(shí)現(xiàn)利用BIM模型進(jìn)行模擬仿真測(cè)試。比如，在施工的模板吊裝過程中，模板會(huì)發(fā)生自由擺動(dòng)，調(diào)動(dòng)過程中如果模板擺動(dòng)過大，有可能發(fā)生墜落，對(duì)下方工作人員造成生命威脅。因此可以實(shí)現(xiàn)利用BIM技術(shù)對(duì)模板的擺動(dòng)區(qū)域進(jìn)行仿真模擬，確定安全區(qū)域與危險(xiǎn)區(qū)域。在實(shí)際施工中，組織人員撤離到安全區(qū)域，在危險(xiǎn)工作區(qū)域設(shè)置隔離帶，保證施工人員的人身安全。

3 存在的問題

3.1 BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一

當(dāng)前各行業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)方提供BIM設(shè)計(jì)成果尚且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，另外目前大部分設(shè)計(jì)院自身的企業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)也尚未正式建立。

3.2 當(dāng)前國(guó)內(nèi)BIM軟件開發(fā)不足

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)BIM技術(shù)的軟件已比較成熟，而我國(guó)對(duì)國(guó)外軟件的深入研究不足，缺乏國(guó)產(chǎn)核心軟件，當(dāng)國(guó)外軟件與國(guó)內(nèi)現(xiàn)實(shí)情況不符是，勢(shì)必造成了技術(shù)應(yīng)用與操作的不便。

3.3 BIM建模規(guī)范有待完善

項(xiàng)目建設(shè)中涉及到不同參與方、不同建模軟件，如果沒有統(tǒng)一的建模規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，就無法確保模型轉(zhuǎn)換過程中的完整性、可讀性。

4 總結(jié)與展望

BIM技術(shù)作為現(xiàn)階段橋梁建筑中的最新技術(shù)，其應(yīng)用效果突出與可視化強(qiáng)等特點(diǎn)必定使得該項(xiàng)技術(shù)在未來建造工程中擔(dān)負(fù)愈加重要的使命，雖然當(dāng)前BIM在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)遇到對(duì)口軟件、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，但是隨著其施工應(yīng)用的不斷廣泛，其功能必將逐漸完善，今后必將為建筑行業(yè)提供更大的幫助。

[1]劉智敏,王英,孫靜,賈英杰,高日.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào),2015（06），80-84.

[2]李紅學(xué),郭紅領(lǐng),高巖,劉文平,韋笑美.基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究[J].工程管理學(xué)報(bào),2012（06），48-52.

[2]錢楓.橋梁工程BIM技術(shù)應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2015（12），50-52.

[3]高晶晶,鄒俊楨,張金鑰.BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J].西部交通科技,2016 （01），57-61.

[4]劉延宏.BIM技術(shù)在鐵路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2015（03），47-50.

[5]胡杰.BIM技術(shù)在橋梁施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2014（02），63-67.

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1007-6344（2016）04-0085-01