BIM技術(shù)在城市高架橋梁工程中的應(yīng)用

中建七局第二建筑有限公司，安徽 合肥 230000

近年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，城市化進程越來越快。城市高架橋梁作為城市交通設(shè)施的重要組成部分，具有規(guī)模大、施工環(huán)境復雜等特點，而利用BIM技術(shù)可以直觀有效地以三維形式顯示有關(guān)建設(shè)項目的各種信息，從而幫助施工方了解項目的理念，掌握施工計劃的可行性和檢查空間的合理性。

1 BIM技術(shù)的重要性與優(yōu)勢

1.1 在城市高架橋梁工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的重要性

城市高架橋梁工程結(jié)構(gòu)形狀多種多樣，相對復雜，尤其是一些結(jié)構(gòu)特殊的高架橋梁，尺寸大，構(gòu)件種類繁多，構(gòu)件之間的布局關(guān)系非常復雜。設(shè)計時，不僅要從整體上確保高架橋梁的整體安全性和可靠性，對于橋梁的一些局部重要部分也需要進行針對性的設(shè)計。城市高架橋梁的施工圖通常是使用CAD程序創(chuàng)建的2D工程圖，因此很難清楚地傳達橋梁設(shè)計者的意圖。另外，施工人員水平不均，易誤解CAD圖，可能導致高架橋梁設(shè)計不當，造成返工損失，甚至嚴重損害城市高架橋梁的安全性。應(yīng)用BIM技術(shù)則可以準確地創(chuàng)建高架橋梁的三維圖像，并清晰準確地傳達各種組件連接的外觀、布置和形狀等信息，使設(shè)計人員可以直接使用BIM技術(shù)生成的3D圖形來執(zhí)行局部的有限元計算。此外，施工人員還可以借助BIM技術(shù)準確了解設(shè)計者的意圖，避免對設(shè)計圖產(chǎn)生誤解，顯著提高了橋梁建造的效率。

1.2 在城市高架橋梁工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢

（1）進行可視化交流。BIM技術(shù)可以將施工計劃轉(zhuǎn)化為3D模型，設(shè)計師和業(yè)主可以在可視化環(huán)境中進行交流。同時，BIM技術(shù)可以創(chuàng)建設(shè)計計劃意見交換的平臺，參與高架橋梁設(shè)計的單位可以使用該平臺表達他們的觀點和想法，并對高架橋梁設(shè)計進行改進。此外，BIM技術(shù)模型可以清楚地模擬橋梁施工過程，展示施工過程中的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵點，并在設(shè)計計劃中添加補救措施，以確保施工團隊可以更好地解決現(xiàn)有問題。

（2）提高設(shè)計質(zhì)量并實現(xiàn)成本控制。使用BIM技術(shù)可以在設(shè)計階段生成更詳細的3D模型，該模型可以指導2D施工圖的繪制，避免設(shè)計錯誤并提高設(shè)計質(zhì)量。不僅如此，使用BIM技術(shù)還可以計算項目中使用的各種物料，計算項目成本，并提供成本控制的保障。

（3）實現(xiàn)全壽命周期管理。借助BIM技術(shù)，可以在整個項目生命周期中提供服務(wù)保障。例如，可以在現(xiàn)場預(yù)制的組件極大地提高了建設(shè)效率，并使設(shè)計師更好地了解建筑技術(shù)等，為建筑提供更好的設(shè)計服務(wù)。BIM技術(shù)中存在的交流平臺還可以使項目中涉及的各方獲得更好的咨詢服務(wù)。

2 BIM技術(shù)在城市高架橋梁設(shè)計計算中的應(yīng)用

2.1 建立模型并計算

在城市高架橋梁設(shè)計中，可以使用BIM技術(shù)快速建立橋梁模型并進行計算，主要包括局部模型的計算和整體模型的計算。高架橋梁的整體模型主要采用桿系模型進行設(shè)計，工程建模量小，易保證設(shè)計的準確性。在執(zhí)行局部模型計算時，計算要精確，因此有必要精確地模擬高架橋梁的不同部分。使用BIM技術(shù)可以大幅度減少模型模擬時間，只需直接截取BIM技術(shù)模型的一部分進行局部模型計算即可，同時可以清晰、準確地顯示出高架橋梁部件連接的尺寸和形狀。高架橋梁的設(shè)計是一個試驗設(shè)計過程，通常很難一次計算通過，因此在設(shè)計過程中必須調(diào)整橋梁的參數(shù)，以設(shè)計經(jīng)濟、合理、安全可靠的城市高架橋梁?？梢岳肂IM技術(shù)來調(diào)整高架橋梁的參數(shù)，避免了重復的建模過程，顯著提高了計算效率。

2.2 改進設(shè)計合理性并檢查沖突

在開展城市高架橋梁設(shè)計工作時，BIM技術(shù)可以準確地檢查項目并正確計算工程量。在仿真過程中，如果在工程圖中發(fā)現(xiàn)錯誤，可以及時進行更改，還可以創(chuàng)建物料清單，將模型生成的清單與2D工程圖進行比較，并在工程量統(tǒng)計期間發(fā)現(xiàn)各種問題。同時，BIM技術(shù)還可以進行沖突檢查。在高架橋梁設(shè)計過程中，來自各個領(lǐng)域的設(shè)計人員傾向于選擇2D圖形進行溝通，有時可能難以滿足項目的直觀性和一致性要求，然而BIM技術(shù)可以優(yōu)化和集成模型，并分析各種問題以避免在施工過程中出錯。

2.3 完善施工計劃

利用BIM技術(shù)可以創(chuàng)建詳細的信息模型，并將該模型用作開發(fā)和改進城市高架橋梁施工計劃的基礎(chǔ)。在進行高架橋梁設(shè)計工作時，可以選擇BIM技術(shù)來模擬橋梁施工過程，顯示施工計劃中的差異，更好地指導施工計劃的編制，實現(xiàn)施工計劃的優(yōu)化并顯著提高施工效率及施工質(zhì)量。

2.4 正確計算工程量

在傳統(tǒng)的城市高架橋梁設(shè)計中，主要是手動使用工程CAD圖來計算工程量或使用成本核算軟件，這兩種方法會產(chǎn)生更多的工作量并且更容易出錯。如果在橋梁設(shè)計階段使用BIM技術(shù)構(gòu)建高架橋梁模型，則該模型可以作為計算工程量的基礎(chǔ)，使用BIM技術(shù)構(gòu)建的高架橋梁模型可以包含高架橋梁的所有結(jié)構(gòu)信息，然后使用計算機讀取每個橋梁組件，相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)信息就可以顯示在表格中。

3 BIM技術(shù)在城市高架橋梁施工階段的應(yīng)用

3.1 場地規(guī)劃

城市高架橋梁施工環(huán)境復雜，對施工現(xiàn)場的要求很高。在初始施工階段，可根據(jù)項目創(chuàng)建標準化的高架橋梁模型數(shù)據(jù)庫，并使用Google Maps覆蓋數(shù)據(jù)庫中的城市高架橋梁模型，以生成施工現(xiàn)場的3D場景。在3D場景的指導下，可以在室內(nèi)進行施工通道的規(guī)劃以及施工設(shè)備、攪拌站、物料存儲區(qū)域等的位置選擇，并可以通過內(nèi)業(yè)規(guī)劃和實際工地結(jié)合確定最佳施工方案，以進行文明施工。經(jīng)過合理的規(guī)劃，一方面減少了現(xiàn)場工作量，另一方面提高了施工現(xiàn)場的規(guī)劃設(shè)計效率，也增加了項目建設(shè)帶來的經(jīng)濟效益。

3.2 施工模擬

使用BIM技術(shù)結(jié)合時間屬性可以使城市高架橋梁施工的整個過程實現(xiàn)可視化建模和動態(tài)模擬。通過對施工過程進行模擬，可以識別出施工過程中的問題，確定施工計劃是否可行，制訂節(jié)省施工材料、能源和勞動力的有效施工方案。此外，還可以根據(jù)模擬的施工過程分配現(xiàn)場材料，確定進入現(xiàn)場的材料和施工設(shè)備的順序和數(shù)量，并根據(jù)現(xiàn)場施工進度表部署施工材料和施工設(shè)備，以提高橋梁施工期間的工作效率。

3.3 工程量統(tǒng)計

在使用BIM技術(shù)建模時，每個橋梁組件都被稱為軟件的“族”文件，如墩、梁、樁基等?！白濉蔽募且粋€獨立的文件，并且每個“族”文件都有對應(yīng)的代碼。通過調(diào)用“族”文件進行仿真，可以獲得整體的高架橋梁模型。然后，可以通過對“族”文件對象進行編碼來執(zhí)行有關(guān)橋梁工程量的統(tǒng)計，并且可以使用統(tǒng)計功能來實現(xiàn)有關(guān)單個組件、組件類型或工程量的統(tǒng)計。此方法不需要在傳統(tǒng)的2D圖形上進行手動計算，從而提高了計算的準確性和效率。

3.4 三維技術(shù)交底

在建造城市高架橋梁項目時，有許多類型的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的技術(shù)交底基于2D平面，由于尺寸限制，無法充分突出設(shè)計信息。利用BIM技術(shù)進行橋梁3D建模，可以顯示各種參數(shù)、樣式和位置信息，實現(xiàn)三維可視化交底，從而提高了現(xiàn)場施工的準確性，并減少了傳統(tǒng)的技術(shù)交底中的信息不足問題。

3.5 施工進度、質(zhì)量控制和管理

城市高架橋梁施工過程復雜，總體規(guī)劃困難，難以有效管理施工進度。通過采用BIM技術(shù)創(chuàng)建的3D可視高架橋梁模型來模擬施工過程，有助于有效監(jiān)控建筑的總體進度，掌握施工過程的細節(jié)，動態(tài)調(diào)整施工過程并解決問題，以確保橋梁施工過程中對每個細節(jié)進行控制，從而提高施工質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在城市高架橋梁運營管理中的應(yīng)用

在運營管理過程中，城市高架橋梁容易受到許多因素的影響，并且更容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全問題，因而必須合理進行維護管理工作，使橋梁保持良好的狀態(tài)。城市高架橋梁竣工后，設(shè)計模型、施工模型和各種信息將存在于數(shù)字信息模型中，借助這些信息，運營管理人員可以有效地分析各種風險，了解問題出現(xiàn)的根本原因，從而制訂合理的維護和維修計劃，以及在運營期間將相關(guān)信息寫入BIM模型。借助專業(yè)軟件可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄的查詢，大幅度提高數(shù)據(jù)檢索的效率，取得很好的檢索效果。對于現(xiàn)有的安全威脅和安全問題，可以使用BIM模型來提醒，然后及時進行驗證，以確保城市高架橋梁的安全運營。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在城市高架橋梁工程中有許多應(yīng)用優(yōu)勢，在施工設(shè)計計算中可以有效保證計算的準確性，為合理確定工程造價奠定基礎(chǔ)；在施工階段可以為施工過程提供有效參考，保證施工質(zhì)量；在運營管理階段可以有效提高維護質(zhì)量，延長橋梁的壽命。因此，施工單位要強化BIM技術(shù)在城市高架橋梁中的應(yīng)用，進一步提高橋梁的整體施工質(zhì)量。