BIM技術(shù)在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應用

李曉權(quán) 高磊 佟帥 宋立民

中鐵三局集團第四工程有限公司 北京 102300

在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中，因為鋼結(jié)構(gòu)的橋梁較為復雜，導致在設(shè)計與規(guī)劃階段便存在許多難題，而BIM技術(shù)的引進則有效解決了這些問題，同時也為工程的各個開展階段提供了很好的便利，起到了明顯的輔助作用。BIM技術(shù)便是利用三維建筑模型建設(shè)以及數(shù)據(jù)分析模塊來為鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的決策與開展提供更加直觀的數(shù)據(jù)支持，還能夠有效降低設(shè)計階段與施工階段存在的偏差問題，提高設(shè)計方案的準確性，和施工流程的有序性。

1 市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中BIM技術(shù)的作用

BIM思想是由上個世紀70年代時在美國產(chǎn)生，當時在歐洲國家具有非常普遍的應用。相比之下，我國對于BIM技術(shù)的應用與研究起步較晚，目前仍然處于開發(fā)和探索過程中，尤其是鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程方面，BIM技術(shù)的應用經(jīng)驗仍然稍顯不足。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)得知，我國路橋工程及市政橋梁工程中，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的占比只有2%左右，而在美國，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的占比卻已經(jīng)達到了33%，日本國家則占比41%。近幾年，橋梁工程的材料成本與人工成本倒掛，鋼橋與混凝土橋經(jīng)濟逆勢進一步縮小，因此鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程也逐漸發(fā)展起來。BIM技術(shù)在道路橋梁工程中的應用十分廣泛，甚至已經(jīng)成為當下建筑領(lǐng)域重點關(guān)注的技術(shù)手段，也是建筑行業(yè)步入信息化的主要依托之一。針對鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程來說，仍然面臨一些問題，如工程信息傳遞效率問題，通過BIM技術(shù)的應用，可以將復雜的建筑外觀和節(jié)點都更加具象化地呈現(xiàn)出來，有效處理工程的各種信息，同時根據(jù)這一特點也有利于設(shè)計人員解決現(xiàn)場施工中的問題，為工程的各個階段提供便利[1]。

2 BIM技術(shù)在市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程各個階段的應用

2.1 工程概況

沈陽市快速路PPP項目長青街與渾南大道快速路節(jié)點工程橋梁全長共計2公里，高架橋上部結(jié)構(gòu)全部采用鋼箱梁和鋼混組合梁形式。高架橋主線標準段面寬23.5m，在AB線定向匝道處局部加寬為42.26m，橋上保證雙向六車道布置。A線匝道寬8.25m-10m，為單向兩車道布置。B線匝道橋?qū)挒?.25m，為單向兩車道布置。鋼箱梁加工對于技術(shù)具有一定要求，同時吊裝施工的難度相比較大，在焊接時容易產(chǎn)生形變現(xiàn)象，進而使得鋼梁架設(shè)的線形不夠美觀，基于此，該工程在鋼箱梁橋施工方面利用BIM技術(shù)來進行優(yōu)化。

2.2 設(shè)計規(guī)劃階段的應用

對于市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程來說，BIM技術(shù)在設(shè)計規(guī)劃階段的應用主要分為以下幾個方面：其一，三維建模。設(shè)計人員能夠結(jié)合工程的實況來收集相關(guān)部位或流程的信息，從而建立一個相對的構(gòu)建對象。傳統(tǒng)的工程設(shè)計雖然具有結(jié)構(gòu)圖與細節(jié)上的細部圖，但卻并不具備較為靈活的延展性，而利用BIM技術(shù)則可以構(gòu)建參數(shù)化的工程建筑模型，可以針對該模型進行隨時調(diào)整修改，為設(shè)計方案的調(diào)整也提供了極大便利，如通過BIM技術(shù)中的Solidworks軟件便可以在輸入信息后構(gòu)建建筑模型，在模型建立完畢后還能夠隨意修改；其二，模型的計算分析。設(shè)計規(guī)劃工作需要針對工程建筑模型進行計算和節(jié)點分析，通過BIM技術(shù)的應用能夠提高建模效率，并在同一個模型中實施多個部門的協(xié)同設(shè)計，根據(jù)模型的數(shù)據(jù)來完成計算和分析；其三，圖紙輸出。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工規(guī)劃需要利用二維的軟件來輸出圖紙，不過在其中需要保證圖紙繪制的精度，若由于人為操作或設(shè)計等原因出現(xiàn)錯漏，則可能對整個工程帶來嚴重影響。而利用BIM技術(shù)，應用三維軟件設(shè)計便能夠有效呈現(xiàn)出建筑模型的集合特點，若條件充足，甚至還可以直接輸出三維模型，和鋼結(jié)構(gòu)加工生產(chǎn)商進行接軌，能夠進一步保證工程的質(zhì)量，規(guī)避誤差問題。

2.3 在施工開展階段的應用

將設(shè)計規(guī)劃階段所建立的三維模型直接應用到施工的開展環(huán)節(jié)，并結(jié)合橋梁工程的數(shù)據(jù)與時間軸，在原本建筑模型上加入時間維度，形成一個4D的建筑模型。在將這種4D建筑信息模型應用到施工環(huán)節(jié)，從而進一步展現(xiàn)BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程中的應用價值和應用優(yōu)勢。

針對施工階段產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)進行收集與處理，建立數(shù)字化的工程建造系統(tǒng)，因為鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)目一般較多，而結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系性關(guān)系也較為冗雜，傳統(tǒng)的施工只能完全依靠圖紙來施工，而圖紙本身也有可能存在一定隱患，從而導致鋼結(jié)構(gòu)拼裝存在偏差。而BIM技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)自動校準和虛擬拼裝、碰撞檢測等功能，節(jié)約現(xiàn)場拼裝的誤差，并降低成本投入。以BIM技術(shù)作為基礎(chǔ)的4D工程模型還能夠優(yōu)化材料管理與施工組織規(guī)劃，利用RFID射頻識別技術(shù)來實現(xiàn)物流管理信息系統(tǒng)對施工階段的物料信息進行跟蹤與監(jiān)管，提高資源的利用率。利用BIM技術(shù)，可以進一步改善施工現(xiàn)場的場地布設(shè)以及資源配置，從而提高工程的整體質(zhì)量，節(jié)約成本投入，加快工程進度等。

市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程施工過程中，涉及的部門也比較多，BIM技術(shù)通過自身優(yōu)勢來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化平臺，利用建筑信息模型來實現(xiàn)建筑信息的實時共享，確保業(yè)主和施工部門以及設(shè)計部門等多個部門都能夠?qū)崟r明確工程的開展進度及施工方案的變動等，同時還能夠促進各個部門進行文件交互、溝通協(xié)商等。利用BIM技術(shù)的數(shù)字化建造系統(tǒng)能夠承載多種信息，保證市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程的各方面信息都能夠被各個部門掌握，從而避免施工中存在的各種誤差與問題[2]。

3 結(jié)語

對于市政鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程來說，傳統(tǒng)的設(shè)計模式和管理模式仍然存在一些不足，導致工程開展過程中常常出現(xiàn)各種隱患，而BIM技術(shù)的應用則能夠?qū)⒐こ绦畔⒏泳唧w且直觀地表現(xiàn)出來，更加方便理解。同時，BIM技術(shù)的應用還能夠提高管理工作的力度，為質(zhì)量管理和安全管理提供更加便利的條件，以及起到了節(jié)約成本、加快進度的效果[3]。