BIM技術在橋梁工程中的應用研究

(重慶交通大學　重慶　400074)

自2002年BIM(建筑信息模型)這一概念被我國引入以來[1]，在工程建設行業(yè)逐漸被研究和發(fā)展，而隨著越來越多的工程技術人員的研究與應用，BIM技術的價值不斷的得到體現(xiàn)。目前住建部已經發(fā)布了與BIM有關的國家標準有：《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》(GB/T51212-2016)、《建筑信息模型分類和編碼標準》(GB/T51269-2017)、《建筑信息模型施工應用標準》(GB/T51235-2017)，BIM技術的發(fā)展也越來越清晰。

一、BIM技術理論

(一)BIM技術簡介

“BIM”可以指代“building information modeling”、“building information model”、“building information management”三個相互獨立又彼此關聯(lián)的概念。building information modeling，是建設工程及其設施的物理和功能特性的數(shù)字化表達，可以作為該工程項目相關信息的共享知識資源，為項目全生命期內的各種決策提供可靠的信息支持。building information model，是創(chuàng)建和利用工程項目數(shù)據在其全生命期內進行設計、施工和運營的業(yè)務過程，允許所有項目相關方通過不同技術平臺之間的數(shù)據互用在同一時間利用相同的信息。building information management，是使用模型內的信息支持工程項目全生命期信息共享的業(yè)務流程的組織和控制，其效益包括集中和可視化溝通、更早進行多方案比較、可持續(xù)性分析、高效設計、多專業(yè)集成、施工現(xiàn)場控制、竣工資料記錄等。BIM技術將傳統(tǒng)的二維圖紙、資料、人員管理信息智能整合協(xié)同，使項目的在設計、施工、管理各個環(huán)節(jié)都能夠合理提取和運用這些信息，將信息化技術與建筑行業(yè)相結合，運用建筑信息模型作為項目核心來貫穿整個項目，從而大幅度提升決策效率和生產力，促進建設工程行業(yè)轉型升級。

(二)BIM技術特點

隨著BIM技術的發(fā)展和在項目實際中的應用，其特點通過展示、設計和管理應用表現(xiàn)出具有高度參數(shù)化、可視化、協(xié)同性、模擬性、優(yōu)化性及可出圖性六大特點[2]。高度參數(shù)化的特點主要表現(xiàn)在設計中應用BIM技術建立的BIM模型。BIM技術的可視化主要表現(xiàn)在建立的BIM模型和BIM數(shù)據庫。BIM模型的可視化能夠直觀、清楚的展示出整個工程的細節(jié)，有利于項目參與人員掌握整個工程的復雜空間關系。BIM技術的協(xié)同性是指項目在同一階段下的不同分工部門的協(xié)同。模擬性是對項目的建筑物或是構筑物在設計、施工以及運營維護階段的真實事物或過程的模擬展現(xiàn)。BIM技術的可出圖性是指能夠根據BIM模型自動生成我們需要的設計圖紙，通過BIM模型能夠快速準確輸出建筑施工立面圖、施工平面圖、剖面圖、結構施工圖、詳圖大樣等圖紙。BIM技術的優(yōu)化性是伴隨著整個項目的運行中的，充分表現(xiàn)在對BIM模型的幾何信息、物理信息、成本信息等方面的優(yōu)化。

二、BIM技術在橋梁工程中的應用

隨著橋梁理論、材料工藝、施工技術的發(fā)展進步，大型橋和特大橋項目的出現(xiàn)也越來越多，橋梁結構的受力形式也越來越復雜，受力分析的要求越來越高，這些都對橋梁設計、施工與管理維護提出了更高的要求。如果將BIM技術應用在橋梁建設項目的各個階段，將有效減少設計與施工返工，提高橋梁項目工程質量，縮短建設工期，減少建造成本。

(一)橋梁勘察設計階段

目前的在橋梁勘察設計階段的橋梁結構計算是采用三維分析計算模型進行分析，但是在整體與構件設計仍然以二維設計的方式為主[3]。由于橋梁工程自身復雜性的特點，如果僅依靠傳統(tǒng)的二維圖紙很難檢測或發(fā)現(xiàn)設計中存在的沖突問題，這些設計問題通常只有在施工階段才能發(fā)現(xiàn)，從而影響施工進度與成本，也將影響施工安全。BIM技術在橋梁勘察設計階段的應用可以表現(xiàn)在：增強溝通效率、提高設計效率、保障設計質量及方便設計會審與交付[4]。基于三維可視化，可以實現(xiàn)對設計方案的比選和優(yōu)化，提出經濟、安全、適用、美觀、環(huán)保的方案。充分利用BIM技術在橋梁建模、結構計算、性能分析、綠色評估、成本估算、規(guī)范驗證等方面的工作。在結構計算方面，利用BIM技術一方面可以進行結構分析前處理自動化也可實現(xiàn)對結構抗震、抗風、抗火等性能設計。

(二)橋梁施工階段

施工階段是橋梁工程的建設重要階段，這階段的工作任務是如何保質保量、按期完成建設任務。根據大量工程實例經驗及國內外研究文獻可知在施工階段中的BIM技術應用主要可對施工技術的提高及施工管理效果、經濟效益的提升具有較大的作用與價值[5]。特別表現(xiàn)在施工管理和工藝改進方面，通過充分應用BIM技術的可視化、模擬性和優(yōu)化性，在設計圖紙審查和深化設計中減少不必要的工程返工；在施工方案論證、優(yōu)化、展示以及技術交底中實現(xiàn)技術無障礙交底；在工程量自動計算減小了人工計算的工作量，提高了成本估算的精度；還能消除現(xiàn)場施工過程干擾或施工工藝沖突，促使施工場地科學布置和管理。

(三)橋梁運營管理階段

橋梁在施工建成后進入運營維護階段，就目前的大部分橋梁因信息不全導致的評估維護效果不佳，從而導致運營成本很高的現(xiàn)象。通過BIM參數(shù)模型可以解決這樣的問題，BIM模型數(shù)據的建立為業(yè)主提供建設項目中所有系統(tǒng)的信息，在施工階段做出的修改將全部同步更新到BIM參數(shù)模型中形成最終的BIM竣工模型，該竣工模型作為各種設備管理的數(shù)據庫為系統(tǒng)的維護提供依據，解決信息不全的問題的同時，通過BIM竣工模型數(shù)據庫結合橋梁檢測，有利于精確橋梁維護與加固等技術處理，從而節(jié)約大量的成本。

三、結論

本文通過對BIM技術理論和在橋梁工程的應用進行了簡要總結介紹，可以明確得出：將BIM技術應用于橋梁工程，能夠有效提高橋梁工程項目在整個全生命周期中的效率，節(jié)約成本。