基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究解析

摘? ? 要：現(xiàn)行橋梁工程施工圖紙為傳統(tǒng)二維圖，施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員需通過(guò)多張工程圖比較分析確定施工參數(shù)，導(dǎo)致施工效率低、成本高?；诖耍疚幕贐IM技術(shù)對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行深入探討，并用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。研究結(jié)果表明，采取該方法不但能直觀地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的碰撞問(wèn)題，還可有效節(jié)約施工成本。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);橋梁工程;設(shè)計(jì);施工

1? 基于BIM技術(shù)的橋梁工程設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.1? 三維信息模型建立

橋梁項(xiàng)目多建設(shè)在山區(qū)等距離城市較遠(yuǎn)的區(qū)域，這類地區(qū)往往地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，地形起伏較大，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中需結(jié)合當(dāng)?shù)厝宋摹⒆匀粭l件，有效選取設(shè)計(jì)方案。然而，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，難以展現(xiàn)三維有效信息，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中諸多有效信息遺漏缺失，進(jìn)而出現(xiàn)多樣性設(shè)計(jì)問(wèn)題。所以，在設(shè)計(jì)工作之初，可以通過(guò)三維建模并對(duì)模型賦予完善項(xiàng)目信息的方式避免設(shè)計(jì)信息遺漏。

建模過(guò)程中，首先基于BIM技術(shù)將項(xiàng)目所在地自然環(huán)境進(jìn)行直觀展示，其次，對(duì)于存在地質(zhì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的部分，在三維模型中予以信息標(biāo)注，同時(shí)對(duì)具體的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供參考和借鑒。

1.2? 設(shè)計(jì)溝通及碰撞檢測(cè)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)單位可以要求不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員均采用BIM技術(shù)開(kāi)展設(shè)計(jì)，并形成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型。當(dāng)各專業(yè)完成設(shè)計(jì)后，需要將設(shè)計(jì)模型進(jìn)行整合，明確沖撞部位的具體表現(xiàn)，對(duì)于存在設(shè)計(jì)沖突的問(wèn)題進(jìn)行深入的討論和分析，從細(xì)節(jié)角度對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行優(yōu)化和分析。同時(shí)，BIM技術(shù)本身能夠設(shè)計(jì)成果形成具體的分析報(bào)告，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的初步整理及分析，為評(píng)估設(shè)計(jì)成果質(zhì)量水平以及具體參數(shù)提供幫助。

1.3? 設(shè)計(jì)成果校核

對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行校核是所有工程設(shè)計(jì)工作必須經(jīng)歷的過(guò)程，這也是有效保證設(shè)計(jì)成果質(zhì)量的重要措施。相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)成果校核工作來(lái)說(shuō)，基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)成果校核工作，除了能夠更為直觀地明確設(shè)計(jì)內(nèi)容，另外還能對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)構(gòu)件進(jìn)行校核，明確構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸。同時(shí)根據(jù)建模完成主要結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的模擬以及分析。

本文采用九龍溪大橋進(jìn)行成果校核。九龍溪大橋80m連續(xù)梁0號(hào)塊BIM模型構(gòu)建過(guò)程中，構(gòu)建了管道模型。利用二次開(kāi)發(fā)的BIM3D管理器對(duì)0號(hào)塊3維模型進(jìn)行碰撞檢查，根據(jù)碰撞檢查結(jié)果調(diào)整優(yōu)化0號(hào)塊預(yù)應(yīng)力鋼筋及普通鋼筋的位置?；跈z查結(jié)果確定了調(diào)整原則。

（1）當(dāng)豎向預(yù)應(yīng)力與縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋沖突時(shí)，優(yōu)先調(diào)整豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋布置。

（2）當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋沖突時(shí)，優(yōu)先調(diào)整普通鋼筋布置。

（3）當(dāng)普通鋼筋與加強(qiáng)鋼筋沖突時(shí)，優(yōu)先調(diào)整加強(qiáng)鋼筋。

（4）當(dāng)支座預(yù)埋螺栓與普通鋼筋沖突時(shí)，需調(diào)整普通鋼筋布置。

（5）當(dāng)防落梁預(yù)埋件與普通鋼筋打架時(shí)，優(yōu)先調(diào)整普通鋼筋布置

2? 基于BIM技術(shù)的橋梁工程施工優(yōu)化

2.1? 施工模擬

施工單位在獲得施工有關(guān)的各項(xiàng)資料后，即可基于BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行可視化模擬，通過(guò)模擬明確施工所需的各項(xiàng)材料，掌握各個(gè)階段施工材料具體的使用情況，同時(shí)，也能準(zhǔn)確了解到人員調(diào)配情況以及設(shè)備使用情況，有效提升施工工作的數(shù)字化水平，并將施工進(jìn)度信息更為清楚明確地進(jìn)行反應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)資源利用效率的提升，讓工程項(xiàng)目整體的質(zhì)量達(dá)到較高水平。

2.2? 優(yōu)化施工管理模式

在施工過(guò)程中，往往涉及到施工內(nèi)容的溝通與上報(bào)，BIM技術(shù)的應(yīng)用，則能讓施工人員通過(guò)信息共享平臺(tái)，將施工相關(guān)內(nèi)容在以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的信息共享平臺(tái)上得以展現(xiàn)?；诖?，施工管理人員能夠及時(shí)掌握工程整體情況，其他專業(yè)施工人員也能明確相關(guān)工藝的進(jìn)展情況。

基于上述情況，基于BIM技術(shù)的施工管理模式需要進(jìn)行調(diào)整。管理人員需要在信息管理平臺(tái)內(nèi)賦予不同人員操作權(quán)限，以此實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)的技術(shù)人員能夠在BIM模型中標(biāo)注出已經(jīng)完成的施工內(nèi)容以及近期需要完成的施工內(nèi)容，并上傳材料使用情況，為材料的加工與采購(gòu)預(yù)留出足夠的時(shí)間。此外，在BIM模型信息平臺(tái)中，能夠?qū)⒊霈F(xiàn)施工中遇見(jiàn)的問(wèn)題以及設(shè)計(jì)變更情況展示出來(lái)，為后期驗(yàn)收以及橋梁運(yùn)行維護(hù)提供參考。

以白洋長(zhǎng)江公路大橋南岸錨碇為例，該工程運(yùn)用BIM技術(shù)開(kāi)發(fā)了完善的三維數(shù)據(jù)模型，并在模型中對(duì)構(gòu)件的尺寸、材料等信息進(jìn)行編碼，并與其他工程信息進(jìn)行管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)利用施工進(jìn)度計(jì)劃確定采購(gòu)計(jì)劃的目的。錨碇混凝土共計(jì)約12032m3，錨碇鋼筋共計(jì)約2307.5t。南岸錨碇預(yù)算成本約4882萬(wàn)元，其中材料費(fèi)成本約3721萬(wàn)元，約占總成本的76.2%，因而進(jìn)行材料精細(xì)化管理對(duì)項(xiàng)目成本管控至關(guān)重要。

2.3? 提供階段性驗(yàn)收參考

大型工程往往都涉及到隱蔽工程施工，因此在階段性驗(yàn)收以及最終驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收人員很難直觀地了解掌握隱蔽工程的施工情況。而依托BIM三維信息模型，驗(yàn)收人員可以通過(guò)分析模型中的相關(guān)信息，了解隱蔽工程具體的施工狀況，同時(shí)也能通過(guò)BIM模型完成其他施工內(nèi)容的驗(yàn)收。

3? 促進(jìn)基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化的對(duì)策

3.1? 構(gòu)建基于BIM技術(shù)的質(zhì)量控制監(jiān)督系統(tǒng)

BIM技術(shù)本身能夠?qū)⒑芏喙こ碳夹g(shù)信息準(zhǔn)確完善地體現(xiàn)出來(lái)，所以技術(shù)人員應(yīng)該基于BIM技術(shù)構(gòu)建完善的質(zhì)量控制監(jiān)督系統(tǒng)。比如，施工過(guò)程中，要求技術(shù)人員將施工工藝所用的材料型號(hào)、數(shù)量、加工方式補(bǔ)充在BIM模型中，并對(duì)對(duì)應(yīng)批次的材料進(jìn)行質(zhì)量檢查，避免劣質(zhì)材料或者存在質(zhì)量問(wèn)題的材料進(jìn)入施工工藝中。同時(shí)也能有效控制施工工藝的具體參數(shù)，避免偷工減料問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.2? 提升技術(shù)人員基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目全過(guò)程管理理念

BIM技術(shù)能夠應(yīng)用到橋梁項(xiàng)目全過(guò)程之中，不僅僅能夠應(yīng)用到設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，對(duì)于項(xiàng)目立項(xiàng)、預(yù)算、結(jié)算等工作中都有十分廣泛的應(yīng)用。所以，設(shè)計(jì)人員以及施工人員，應(yīng)該積極了解BIM技術(shù)在項(xiàng)目其他方面的應(yīng)用情況，明確BIM技術(shù)各方面應(yīng)用對(duì)于自身工作的作用，以及與自身工作間存在的聯(lián)系。這樣做，一方面能夠讓設(shè)計(jì)人員以及施工人員能夠通過(guò)項(xiàng)目前期工作所形成的資料與資源，加深對(duì)項(xiàng)目的理解，另外一方面能夠進(jìn)一步發(fā)揮BIM模型的內(nèi)在作用，將項(xiàng)目各部分工作有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，明確工程問(wèn)題的根源所在，進(jìn)一步運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的控制力度。

3.3? 開(kāi)展BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)

設(shè)計(jì)人員以及施工人員對(duì)于BIM技術(shù)的了解程度決定了BIM技術(shù)作用的發(fā)揮情況，因此相關(guān)單位應(yīng)該對(duì)技術(shù)人員開(kāi)展相應(yīng)的培訓(xùn)，加深其對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)，并由淺入深地掌握BIM技術(shù)的應(yīng)用技巧，解決BIM技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題。

4? 結(jié)語(yǔ)

橋梁工程本身具有十分顯著的技術(shù)特性，依托BIM技術(shù)的應(yīng)用可確實(shí)提高橋梁工程的施工效率及施工質(zhì)量，同時(shí)有效的減少設(shè)計(jì)變更，這都得益于BIM技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工等方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也得益于BIM技術(shù)科學(xué)完善的信息管理理念，因此BIM技術(shù)的更廣泛應(yīng)用必將成為發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣贛猷，羅偉，孫輝，唐雁云.BIM技術(shù)在特大鋼管拱橋施工中的應(yīng)用[J].中外公路，2019（4）：176～180.

作者簡(jiǎn)介：

王煥東（1969-）男，漢族，山東省泰安市泰山區(qū)，高級(jí)工程師，本科;高速公路工程施工。