BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

劉運(yùn)民

中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司，湖北武漢 430074

建筑信息模型技術(shù)目前在世界很多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用，尤其在工程建設(shè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用和價值。BIM技術(shù)目前不僅可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計方案的優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計，還可以幫助施工方確定實(shí)際施工所需的成本。建筑信息模型技術(shù)對于橋梁施工的影響還體現(xiàn)在能夠幫助施工方控制施工進(jìn)度，明確施工的重難點(diǎn)，有利于施工單位獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益。

1 BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用難點(diǎn)

1.1 建立精確的三維設(shè)計模型

三維設(shè)計具有集成化的特點(diǎn)，建立三維設(shè)計模型需要確保每一個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都準(zhǔn)確無誤。而且通常按照要求以各專業(yè)或者各分包商的方式來組裝設(shè)計模型?；谶@樣的標(biāo)準(zhǔn)讓三維設(shè)計軟件的選擇變得具有了難度，需要充分考慮到各個專業(yè)的特點(diǎn)和要求，還要掌握設(shè)計軟件的格式，難度非常大。

1.2 合理管理和使用施工資料

橋梁施工項(xiàng)目的規(guī)模通常都很大，而且不同的階段承建的單位不一樣，導(dǎo)致信息溝通不夠流暢。加之信息溝通過程當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息量會出現(xiàn)不斷增加的現(xiàn)象，處理這些數(shù)據(jù)需要體現(xiàn)高效性，要保證每一項(xiàng)數(shù)據(jù)都能夠有據(jù)可查，并且要準(zhǔn)確無誤，這是建立三維設(shè)計模型的另外一個難點(diǎn)。

1.3 參與方完成協(xié)同管理工作

橋梁施工項(xiàng)目的施工方非常多，每一個參與方所處的地點(diǎn)不同，溝通起來具有難度，各個參與方的工作人員之間很難協(xié)同高效的工作。利用BIM技術(shù)建立橋梁三維模型，要形成完整且精確的BIM模型需要綜合考慮到參與方的問題，所以具有難度。

1.4 施工控制以及監(jiān)測方面存在的難點(diǎn)

橋梁施工項(xiàng)目規(guī)模不僅大而且風(fēng)險也很高，利用BIM技術(shù)模擬施工過程和現(xiàn)場可以降低施工的難度并有效控制施工所需的成本。BIM技術(shù)實(shí)踐中最大的用處是針對施工項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測，及時掌握施工過程中存在的問題，并及時通過BIM模型進(jìn)行分析，減少施工過程中的誤差等。

2 橋梁施工中應(yīng)用BIM技術(shù)的策略和建議

2.1 建立橋梁BIM模型

利用通用的信息建模工具建立橋梁主跨模型，也可以將其看作是橋梁特定結(jié)構(gòu)的建模，包括了主跨鋼箱梁以及索結(jié)構(gòu)等。除此之外，建立橋梁BIM模型還要利用bridgemaster針對連續(xù)箱梁和連續(xù)鋼構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地設(shè)計，使其能夠通過具體的軟件形成可視性較高的鋼束模型以及橋梁構(gòu)造。碰撞檢查非常重要，利用三維配筋軟件，建立起三維配筋模型，之后再進(jìn)入到碰撞檢查的環(huán)節(jié)當(dāng)中。

2.2 管理橋梁施工資料

橋梁施工項(xiàng)目的信息數(shù)據(jù)很多，包括了參與方相關(guān)的文件資料，以及橋梁的設(shè)計方案圖紙，各種材料以及器具的使用說明書，施工相關(guān)合同等。這些資料眾多，需要進(jìn)行科學(xué)管理才會達(dá)到高效傳遞的效果。同時要保證這些資料和數(shù)據(jù)版本一致，各項(xiàng)記錄都能夠隨時調(diào)取。建立BIM模型之后能夠發(fā)送到移動設(shè)備端，便于利用和查看。

2.3 提升參與方協(xié)同工作管理效率

參與方之間的協(xié)同工作能夠提升橋梁施工的質(zhì)量。參與方包括業(yè)主、橋梁設(shè)計方、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)分包商等。協(xié)同工作要求各個參與方都能夠及時準(zhǔn)確地傳遞信息和數(shù)據(jù)，按照規(guī)定的步驟和模式參與并完成工作。實(shí)施過程當(dāng)中還要交流配合調(diào)整協(xié)同的方式，及時發(fā)揮BIM技術(shù)在橋梁施工中的作用和價值。可以利用軟件建立起參與方的協(xié)同平臺，確定管理的內(nèi)容以及核心。這一平臺可以促進(jìn)參與方之間的交流和溝通，方便各項(xiàng)信息落到實(shí)處，控制信息的及時性和準(zhǔn)確性。從而真正實(shí)現(xiàn)提升橋梁施工效率的目標(biāo)。

2.4 完成碰撞檢查

BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用需要合理控制各個環(huán)節(jié)，把握好重難點(diǎn)，掌握橋梁施工項(xiàng)目的具體內(nèi)容。在此基礎(chǔ)之上才可以利用軟件達(dá)成各項(xiàng)目標(biāo)。三維模型建立起來之后需要加以利用才能夠使其具有價值，也才能夠真正地產(chǎn)生促進(jìn)橋梁施工的效果。三維模型的瀏覽通常需要借助navigator實(shí)現(xiàn)，這種軟件可以針對已經(jīng)建立的三維模型完成各個子模型之間的碰撞檢查工作。同時還能夠利用這一軟件達(dá)到檢查內(nèi)部鋼筋和鋼束狀態(tài)的目的，繼而完成碰撞檢查工作。通常現(xiàn)代施工單位在進(jìn)行橋梁施工之前都會建立起B(yǎng)IM模型，利用它來提前獲取設(shè)計中存在的不足和問題，及時加以調(diào)整。這樣才可以使每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，使最終落實(shí)到實(shí)踐之中之后橋梁的質(zhì)量符合預(yù)期，經(jīng)得起考驗(yàn)，保證人們的出行安全。

2.5 模擬并分析施工進(jìn)度

施工進(jìn)度的控制有利于施工單位控制施工成本獲得最大經(jīng)濟(jì)利益，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要借助BIM技術(shù)完成，利用三維模型針對橋梁項(xiàng)目的施工進(jìn)度加以分析和模擬。在此之前要與設(shè)計單位提供的設(shè)計單位中明確橋梁項(xiàng)目施工的預(yù)期進(jìn)度和計劃。在此基礎(chǔ)之上才能夠進(jìn)行施工進(jìn)度的模擬和分析，其中軟件navigator可以實(shí)現(xiàn)4D施工模擬。通過它進(jìn)行分析橋梁項(xiàng)目的施工進(jìn)度計劃方案的可操作性，利用這一軟件也能夠發(fā)現(xiàn)施工計劃進(jìn)度方案中存在的問題和不足之處。不僅如此，通過模型的分析和模擬還能夠及時檢查出施工計劃方案各個環(huán)節(jié)之間可能存在的矛盾。有了這些基礎(chǔ)的信息數(shù)據(jù)支撐之后還可以控制材料成本，根據(jù)施工單位所提供的施工方案確定橋梁項(xiàng)目施工所需的費(fèi)用成本。通過落實(shí)每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量來控制施工成本是當(dāng)前建筑單位的主要方法，在實(shí)踐中取得了不錯的成績。

2.6 管理橋梁施工現(xiàn)場

橋梁施工難度大、規(guī)模大，需要充分的準(zhǔn)備，還要準(zhǔn)備符合要求的材料和器具才可以保證橋梁最終的質(zhì)量達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用體現(xiàn)在它可以事先預(yù)演橋梁施工的環(huán)節(jié)，預(yù)演得出的數(shù)據(jù)能夠再次被應(yīng)用到具體的橋梁施工項(xiàng)目當(dāng)中，有助于設(shè)計單位及時發(fā)現(xiàn)施工方案中存在問題和不足之處，并結(jié)合建筑信息模型完成修改和完善。管理橋梁施工現(xiàn)場也可以應(yīng)用到BIM技術(shù)，具體在應(yīng)用的時候需要結(jié)合microstation軟件，利用這一軟件進(jìn)行施工現(xiàn)場模型的構(gòu)建。具體來講，就是可以根據(jù)橋梁施工單位的要求以及提供數(shù)據(jù)資料針對橋梁施工現(xiàn)場的工況進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)存在的問題，還可以在此基礎(chǔ)之上針對施工設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃，確定每一個環(huán)節(jié)的施工方案。另外，橋梁施工中經(jīng)常會用到大型機(jī)械設(shè)備，這些機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用時所占據(jù)的空間大，會對施工形成直接影響，尤其是在運(yùn)行的過程當(dāng)中會占據(jù)很多的空間。為此要利用軟件建立模型預(yù)演大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況，從而確定大型機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行空間，以確保在正式施工當(dāng)中大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用不僅安全而且高效。

2.7 管理橋梁工程成本

橋梁項(xiàng)目的施工成本必須得到有效控制才能夠令施工單位獲得經(jīng)濟(jì)利益，也才有利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步。目前項(xiàng)目成本的控制仍然是工程建設(shè)單位面臨的難題，盡管有了BIM技術(shù)的支持但是在實(shí)踐中這種問題還是存在。我國很多施工單位還在利用傳統(tǒng)技術(shù)手段控制施工成本，在圖紙以及相關(guān)的數(shù)據(jù)資料分析和處理上缺乏科學(xué)性，信息之間的關(guān)聯(lián)性被忽視了，導(dǎo)致最終的成本存在很多的誤差。利用BIM技術(shù)進(jìn)行成本控制可以清晰化橋梁項(xiàng)目的屬性，明確各個組成構(gòu)件發(fā)揮的作用和價值。通過這樣的處理和加工最終得出的設(shè)計模型的工程數(shù)量會更加準(zhǔn)確，還可以準(zhǔn)確計算出橋梁施工階段中材料的實(shí)際消耗量。實(shí)際消耗量被確定為無誤的狀態(tài)下之后就可以按照數(shù)據(jù)采購和領(lǐng)購材料，采購的成本就得到了完全控制，不會浪費(fèi)材料，對于控制成本具有重要意義。

2.8 控制并監(jiān)測施工

利用橋梁結(jié)構(gòu)計算分析軟件能夠控制并監(jiān)測橋梁施工過程。具體操作當(dāng)中橋梁的結(jié)構(gòu)線形控制、應(yīng)力控制以及穩(wěn)定性控制屬于最為關(guān)鍵的幾個部分，其中懸索橋施工控制監(jiān)測是重點(diǎn)。施工控制模塊能夠根據(jù)已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)和信息就裝配順序進(jìn)行計算，確定設(shè)計荷載，掌握結(jié)構(gòu)的位移以及變形情況。具體來講，主要是掌握整個施工裝配過程，針對橋梁結(jié)構(gòu)中會發(fā)生大位移的部分進(jìn)行分析和研究。施工裝配件在不同的階段當(dāng)中對接的方式有所不同，一種是面面對接，一種則是線面對接，模擬的時候要控制精準(zhǔn)度。為了提高模擬的效果，往往需要模型構(gòu)建技術(shù)人員針對裝配階段的首尾節(jié)點(diǎn)與單元本身位移之間的差值加以確定，這樣才可以達(dá)到修正單元之間的扭轉(zhuǎn)的目的。我國的橋梁建設(shè)單位在構(gòu)建模型階段中往往存在很多的問題，比如不夠重視多種模型的建立，不夠重視比較等。為了提高橋梁的施工質(zhì)量，要及時解決這些問題，重視每一個環(huán)節(jié)的工作。

3 結(jié)語

我國目前建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用水平已經(jīng)有了很大程度地提高，在實(shí)踐中發(fā)揮了很大的作用。但是從一些具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)可以看出仍然存在諸多的問題，這些問題的解決依賴于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。發(fā)達(dá)國家的科學(xué)技術(shù)的水平較高，BIM技術(shù)的應(yīng)用水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國，今后我國仍然需要積極學(xué)習(xí)國際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的實(shí)際情況優(yōu)化建筑信息模型技術(shù)。