BIM 技術(shù)在橋梁建設(shè)全過(guò)程的應(yīng)用探析

趙程俊

（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530000）

0 引言

橋梁建設(shè)項(xiàng)目受自身涉及工序多、外界影響環(huán)節(jié)多、投資建設(shè)費(fèi)用高、施工技術(shù)相對(duì)復(fù)雜等因素影響，對(duì)BIM（Building Information Model，建筑信息模型）技術(shù)的應(yīng)用效果提出了不小的挑戰(zhàn)[1]。健全的BIM 技術(shù)可以貫穿橋梁建設(shè)工程全過(guò)程各個(gè)階段的參數(shù)、流程和資源，對(duì)工程整體形成策略分析，能夠應(yīng)用到橋梁建設(shè)工程不同參建方的施工建設(shè)中。BIM 技術(shù)具備工程數(shù)據(jù)資源共享，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)分布結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一及全局統(tǒng)一，提供項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)資源新建、控制和分配，是應(yīng)用性較強(qiáng)的一類(lèi)提升橋梁等工程建設(shè)過(guò)程的設(shè)計(jì)、施工、管控現(xiàn)代化信息技術(shù)手段[2]。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目中，可有效協(xié)助工程集成管理環(huán)境，提升橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的整體施工效率、質(zhì)量，降低建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。

1 BIM 技術(shù)應(yīng)用到橋梁建設(shè)必要性分析

BIM 技術(shù)一經(jīng)應(yīng)用便得到了工程建設(shè)領(lǐng)域的廣泛青睞，隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的不斷優(yōu)化，可有效提升橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位的創(chuàng)新性集成和設(shè)計(jì)，對(duì)橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的整體建設(shè)實(shí)施有著極高的重要性，具體體現(xiàn)在以下方面。

1.1 建設(shè)方案設(shè)計(jì)及復(fù)核

由于橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的具體應(yīng)用是各個(gè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)相互合作建立的建設(shè)模型，通過(guò)將各個(gè)模型進(jìn)行合并，完成建設(shè)方案思路的碰撞和合理性檢驗(yàn)，有效發(fā)掘工程建設(shè)方案中的不合理因素。建設(shè)施工單位通過(guò)BIM 模型可更直觀的領(lǐng)會(huì)工程施工方案的設(shè)計(jì)意向，從而進(jìn)一步檢驗(yàn)橋梁建設(shè)工程方案的可性能，為方案的不斷優(yōu)化提供參考，降低施工工序復(fù)雜性。

1.2 建設(shè)方案呈現(xiàn)可視分析

利用BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目方案的可視分析，通過(guò)建立模型、項(xiàng)目計(jì)劃、施工投資費(fèi)用等方面的聯(lián)系，建立整體關(guān)聯(lián)的可視化信息模型，從而實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目全過(guò)程的施工動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模擬，進(jìn)一步確保橋梁建設(shè)工程方案的可行性[3]。通過(guò)比對(duì)項(xiàng)目中的各個(gè)計(jì)劃，挑選中最優(yōu)實(shí)施方案，有效控制施工投資費(fèi)用。

1.3 建立建設(shè)施工模型

合理利用BIM 技術(shù)中模型建立功能，可為橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目建立不同階段的模型模擬。工程建設(shè)過(guò)程中可不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的參數(shù)信息，包含工程技術(shù)、工程計(jì)劃、施工材料、施工方法等方面，并在竣工后將BIM 模型匯集到竣工圖紙中，形成工程竣工檔案，以便于后期的運(yùn)維和相關(guān)工程項(xiàng)目的參考。

2 BIM 技術(shù)在橋梁建設(shè)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 協(xié)助工程資料管理和控制使用

通常橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模較大，需要不同參建企業(yè)相互配合實(shí)施，如：監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、材料供應(yīng)單位及施工單位等，不同參建企業(yè)之間涉及溝通協(xié)調(diào)工作繁多，中間會(huì)產(chǎn)生數(shù)量較大的工程資料文件及數(shù)據(jù)，包含報(bào)表、方案圖紙、合同等。因此應(yīng)采取必要手段保證信息的高效傳遞，保證工程資料科學(xué)管理和控制使用，保證工程數(shù)據(jù)有據(jù)可查、版本統(tǒng)一。

2.2 形成精準(zhǔn)集成的高仿真模型

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目，由于其工作原理歸類(lèi)為三維集成設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體模式設(shè)計(jì)時(shí)需要將不同工種、專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行集成融合，建立一套精準(zhǔn)集成的高仿真模型。實(shí)際橋梁建設(shè)工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇與施工工程相符的BIM 軟件系統(tǒng)，并將不同軟件的文件格式實(shí)現(xiàn)兼容性標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，以提高模型的仿真效果，實(shí)現(xiàn)模型的精準(zhǔn)集成。

2.3 實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)與復(fù)雜工程的有效結(jié)合

橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目施工技術(shù)復(fù)雜，工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)很大，基于此，對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，需要能夠有效為工程降低費(fèi)用投資、減少風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)復(fù)雜的關(guān)鍵工序?qū)嵤﹦?dòng)態(tài)監(jiān)控，精準(zhǔn)及時(shí)的定位工程中遇到的問(wèn)題，有效利用BIM 模型實(shí)施分析，將實(shí)際工程與模型形成比對(duì)，定位誤差，根據(jù)比對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)工程建筑規(guī)格尺寸、構(gòu)件位移等參數(shù)實(shí)施調(diào)整。

2.4 全面應(yīng)用于工程建設(shè)的不同專(zhuān)業(yè)

橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)施需要不同參建企業(yè)參與，由于工作地點(diǎn)存在差異，除了基本日常工作，還包括大量的現(xiàn)場(chǎng)施工。如何將BIM 軟件系統(tǒng)全面應(yīng)用于工程建設(shè)的不同專(zhuān)業(yè)，應(yīng)用于橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的整體和全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)不同參建單位的充分協(xié)調(diào)統(tǒng)一，達(dá)到預(yù)期的BIM 系統(tǒng)應(yīng)用效果，是在工程中有效應(yīng)用BIM 技術(shù)的關(guān)鍵。

3 BIM 技術(shù)在橋梁建設(shè)全過(guò)程的應(yīng)用

3.1 建立橋梁工程BIM 模型

現(xiàn)以某互通式立交橋橋梁建設(shè)工程為例，在為橋梁工程建立BIM 模型時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)的DGN 格式文件，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型組裝的參數(shù)格式統(tǒng)一。首先應(yīng)用Power-Civil 軟件完成總裝系統(tǒng)平臺(tái)建立。Power-Civil 軟件是當(dāng)前橋梁建筑行業(yè)主流的BIM 系統(tǒng)平臺(tái)，其可有效建立數(shù)字三維模型，可模擬建立橋梁墩臺(tái)的精確位置，與其他軟件工具結(jié)合還能設(shè)立相關(guān)橋梁子模型，完成橋梁整體與橋梁墩臺(tái)位置的結(jié)合，從而完成包含整體橋梁工程信息的立體模型。橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)參數(shù)信息如圖1 所示。

圖1 橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)參數(shù)信息

在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用MicroStation 軟件系統(tǒng)建立橋梁主跨模型，MicroStation 軟件是一個(gè)常用的橋梁建模軟件，能夠?qū)蛄旱奶厥饨Y(jié)構(gòu)構(gòu)造建立模型，如鋼箱梁、索道結(jié)構(gòu)等。進(jìn)而應(yīng)用BridgeMaster 軟件為橋梁工程引橋結(jié)構(gòu)建模，從而完成引橋結(jié)構(gòu)在二維平面的模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用BridgeMaster 完成的模型設(shè)計(jì)可直接應(yīng)用到其他BIM 軟件，在此基礎(chǔ)上完成后續(xù)的模型完善和修改工作。最后應(yīng)用ProConcrete 軟件建立橋梁工程的鋼筋模型，實(shí)現(xiàn)以必要的建設(shè)數(shù)據(jù)為依據(jù)增設(shè)三維配筋，根據(jù)工程設(shè)計(jì)完成不同結(jié)構(gòu)的立體模型建立，并實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)試驗(yàn)。并應(yīng)用Prosteel 軟件完成對(duì)橋梁工程鋼結(jié)構(gòu)的模型優(yōu)化，建立最終的橋梁工程計(jì)算分析樣圖模型。BIM 系統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)圖及橋梁總體模型圖如圖2、圖3 所示。

圖2 BIM 系統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)

圖3 橋梁總體模型

3.2 管控工程項(xiàng)目協(xié)調(diào)工作

橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目規(guī)模較大，需要不同參建企業(yè)相互配合完成。常規(guī)的配合工作多以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)以BIM 模型為基礎(chǔ)完成參建企業(yè)間的溝通交流和工作配合。以ProjectWise 軟件為例，軟件可為橋梁各參建企業(yè)建立協(xié)同工程管控平臺(tái)，以BIM 模型為依托進(jìn)行工程核心管理控制，BIM 模型可在各參建方之間共享，形成工作的協(xié)調(diào)交流，保證數(shù)據(jù)的一致性，提高工作效率。

3.3 管控橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目相關(guān)資料

橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中會(huì)涉及大量的工程資料，主要包括不同類(lèi)的工程文件、方案設(shè)計(jì)、模型數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)圖紙、各方合同等。對(duì)于橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目相關(guān)資料可應(yīng)用ProjectWise 軟件完成工程資料的分類(lèi)、交互和管控，在保證資料數(shù)據(jù)版本統(tǒng)一的前提下，實(shí)現(xiàn)不同工程資料數(shù)據(jù)的完成保存和查詢(xún)。利用ProjectWise 軟件，還可便捷的實(shí)現(xiàn)資料發(fā)布至各個(gè)終端設(shè)備，保證各參建單位隨時(shí)調(diào)取使用。在工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)也可便捷的查詢(xún)，有效的保證了橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。

3.4 實(shí)施項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管控及進(jìn)度分析

應(yīng)用BIM 系統(tǒng)MicroStation 軟件建立項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)模型，形成施工材料、設(shè)備調(diào)度方案，使方案趨于合理。深入分析橋梁施工大型機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)算設(shè)備安全施工范圍，避免設(shè)備施工的相互干擾。利用Navigator 軟件將工程進(jìn)度計(jì)劃與BIM 模型結(jié)合，實(shí)施施工動(dòng)態(tài)模擬，驗(yàn)證進(jìn)度計(jì)劃的合理性，定位主要問(wèn)題加以解決。如果將材料成本等因素融入模型，可實(shí)現(xiàn)材料投資費(fèi)用對(duì)比，以大規(guī)模減低材料成本，提高方案的經(jīng)濟(jì)性。

3.5 實(shí)施項(xiàng)目碰撞檢驗(yàn)

利用BIM 技術(shù)的Navigator 軟件可完成對(duì)模型的查閱，并完成相應(yīng)相關(guān)子模型的碰撞檢驗(yàn)，以及對(duì)橋梁工程中鋼筋等重要部位進(jìn)行碰撞檢驗(yàn)。通過(guò)健全的碰撞檢驗(yàn)可為橋梁工程的實(shí)際實(shí)施提供保證，能通過(guò)試驗(yàn)及時(shí)的定位設(shè)計(jì)中存在的缺陷，并加以改正。

3.6 協(xié)助工程預(yù)算及成本管控

橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目中成本控制是一項(xiàng)關(guān)鍵工作，常規(guī)的成本管控多是通過(guò)人工方式，根據(jù)報(bào)表、圖紙等資料完成大致的預(yù)算，但由于橋梁工程涉及大量的施工圖紙等資料，彼此之間缺少有效的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)算十分困難。利用BIM 計(jì)算建立模型，可詳細(xì)呈現(xiàn)橋梁工程不同構(gòu)件的工程屬性，精準(zhǔn)測(cè)算工程量，確定工程預(yù)算成本，實(shí)現(xiàn)有效控制。

4 結(jié)論

BIM 技術(shù)兼具了工程數(shù)據(jù)資源共享、異構(gòu)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)橋梁工程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)資源新建、控制和分配，是一類(lèi)有效提升工程建設(shè)過(guò)程的設(shè)計(jì)、施工、管控的現(xiàn)代化信息技術(shù)手段。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到橋梁建設(shè)全過(guò)程，可搭建集成管理環(huán)境，提升橋梁建設(shè)工程項(xiàng)目的整體施工質(zhì)量，降低風(fēng)險(xiǎn)。