BIM技術在橋梁工程的實施路徑

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【摘要】針對當前的橋梁工程建設項目，對bim技術在橋梁全壽命周期中的實施進行深入分析，提出BIM技術在不同階段和環(huán)節(jié)的實施路徑，如設計階段采用BIM技術實現(xiàn)協(xié)同設計、施工階段利用BIM技術實現(xiàn)可視化施工和運營管理階段利用BIM技術實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，為運營管理和維修養(yǎng)護決策提供可靠參考依據(jù)。

【關鍵詞】橋梁建設；全壽命周期；BIM技術；協(xié)同設計；可視化施工；運營管理

1BIM在橋梁設計中的實施

在過去的協(xié)同設計中，主要采用以二維為基礎的互相提資措施，基于項目經理主導，不同專業(yè)以項目需求為依據(jù)，進行設計計劃的制定，同時按照專業(yè)的順序依次開展設計。這樣會產生類似于軟件不同、標準不同、交流滯后等問題，并且文件文檔相互交流一般是利用各類軟件進行的。在引用BIM技術后，能對過去的方式進行轉變和升級，雖然也是以二維圖紙為基礎的協(xié)同，但能大幅提高效率。采用BIM技術的協(xié)同設計重視環(huán)境、平臺、標準和目標的統(tǒng)一，從項目實施就由項目經理主導各項準備工作[1]。立項后，為使項目能順利進行，同時為相關人員提供有價值的參考及指導，對項目部的負責人而言，應通過商討來確定規(guī)定與標準，然后將其編輯成冊，也就是所謂的協(xié)同手冊。在形成協(xié)同手冊后，能使項目的實施變得有章可循，防止在設計中產生資源浪費，同時還能起到提高質量與效率的作用。它主要包含以下幾個方面：

1.1確定項目計劃

在項目開始后，與各參與方積極溝通，明確項目的所有需求，由于需求具有一定模糊性，所以會產生返工。以需求情況為依據(jù)，結合不同專業(yè)負責人進行共同商討來確定重要時間節(jié)點、建模的精度和成果移交具體內容等，同時經研究確定。從精度要求角度講，每個參與方會提出不同要求，所以將全部模型的精度均確定為相同級別的做法是不可行的，比如在項目設計成果當中表現(xiàn)出的部分設備儀器，如果按照較高的精度進行建模，則工作量會十分巨大，而起到的作用只是一次簡單的動畫演示。基于此，不同部分建模精度應分類確定，并為其它不同的參與方提出具有參考價值的解釋與建議。另外，移交的內容同樣重要，它決定了設計需要完成的任務，所以應細化處理移交內容。將需求提出的項目周期與建模速度充分結合到一起，確定階段性與最終成果對應的節(jié)點日期，同時將其加入到整體項目計劃當中[2]。

1.2人員及其權限與項目流程的確定

以項目計劃為依據(jù)，進行管理及實施團隊的組建，同時結合每一種專業(yè)的實際分布情況，分類人員及其權限，使其明確各自工作內容。在確定了工作的具體內容與權限之后，按照權限等級，由上至下的確定項目流程。

1.3管理和設計軟件的選型

使用各類軟件與平臺是采用BIM技術進行協(xié)同設計的關鍵所在，先以項目需求與建模精度為依據(jù)，結合不同專業(yè)實際配合情況，選擇合適的軟件。選定軟件后，開始環(huán)境搭建，以軟件功能為基礎，確定所需人員及其權限、流程及其運轉方式。因是將統(tǒng)一的網絡環(huán)境作為基礎的，所以在運行與管理上必須確定管理人員，同時參考企業(yè)具體情況進行協(xié)同服務器選擇[3]。

1.4標準制定

標準是BIM技術實施的關鍵內容之一，會直接影響項目效率。對于不同的標準，可將現(xiàn)行國家標準視作參考，并結合設計院或企業(yè)的相關標準。形成協(xié)同手冊后，項目經理應帶動全體人員認真執(zhí)行，保證每一項標準與每一個流程均可以順利實施。第一步往往是通過組織會議傳達手冊內容，使人們認識到執(zhí)行手冊的重要性與必要性。然后在實際的協(xié)同設計中，需要對項目進度進行定期審查，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題。最后要對手冊的執(zhí)行情況予以總結，積累經驗，并制定改進計劃[4]。

2BIM在橋梁施工中的實施

項目施工中，對設計合理性與精確性都提出了很高要求，如果發(fā)生錯誤，很容易使進程中斷，產生返工，造成資源浪費和進度延后?；诖?，必須做好設計成果模擬。對此，碰撞檢查就是引入BIM后能實現(xiàn)這一點的重要環(huán)節(jié)，盡管模型在初步設計時就完成了碰撞檢查，排除掉一系列不合理布置，然而在實際施工中，因受到方法及工藝的影響，原則上不會碰撞的也有可能碰撞。對碰撞而言，可分成靜態(tài)與動態(tài)兩種，其中，靜態(tài)碰撞主要用于對鋼筋和各預埋件的檢查，利用軟件確定檢查基本規(guī)則，確定碰撞合理范圍后，對檢查成果施加一定的約束與篩選，而動態(tài)碰撞主要用于對吊裝距離等檢查，其目的在于確定設備安全進場、順利通過，確定設備擺放位置是否合理，防止出錯[5]。另外，在現(xiàn)場構件制造過程中，也可采用BIM技術，對需要提前在工廠進行預制加工的構件，尤其是較為復雜的構件，能提前實現(xiàn)安裝模擬，對構件尺寸是否精確進行檢驗。而在過去的施工中，多將圖紙作為基礎進行制造，使很多構件尺寸無法滿足要求。而BIM技術將尺寸數(shù)據(jù)作為依據(jù)進行模型建立，利用模型能對每個位置進行模擬，特別是在復雜的鋼結構當中，根據(jù)從模型中獲取的要求，采用軟件將其輸出成與工廠格式相符的文件，能直接進行下料與制作加工。在施工現(xiàn)場，也可借助傾斜攝影圖片進行場地模型的構建，然后通過對填方和挖方等的預測，以及安全距離測量，對現(xiàn)場布置及設備與人員等的入場時間進行適當調整，而且還能完成施工成本初步估算。

3BIM在橋梁運營管理中的實施

對橋梁所處健康狀況進行檢測，是運營管理過程中的重要工作之一，近幾年伴隨信息技術快速發(fā)展，以及傳感器技術水平不斷提高，利用傳感器實施監(jiān)測橋梁上各部分實際情況的做法越來越成熟。在健康狀況監(jiān)測過程中，可利用傳感器對包含風荷載、溫濕度、地震與荷載等在內的所有變化進行動態(tài)監(jiān)測，由傳感器采集到的所有數(shù)據(jù)，都能實時上傳至管理系統(tǒng)，再對這些數(shù)據(jù)進行分析和計算，所得成果對橋梁未來養(yǎng)護和管理決策是有重要參考價值的[6]。以上傳統(tǒng)的以現(xiàn)有資料與數(shù)據(jù)為基礎的方法，在長期工作中，難免出現(xiàn)差錯，而且需要完成一系列復雜計算，由于數(shù)據(jù)具有不連續(xù)性和離散性，所以還會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失與重疊。此時，采用BIM技術建立實時的三維模型，能直觀顯示所有測點的實際布置情況，首先將模型導入到相應的軟件中能完成受力分析，確定橋梁基礎所處受力狀態(tài)，在運營管理系統(tǒng)中將其作為進行分析評定的重要依據(jù)，然后確定測點布置規(guī)則，系統(tǒng)以這一規(guī)則為依據(jù)，提出具有建議性的解決方案，人員按三維空間在橋梁上開始布點，在布點的同時，模型統(tǒng)計布點情況，以實現(xiàn)自檢，同時模擬布點是否存在死角。無論是布點的具體位置，所用監(jiān)測設備，還是相關資源，都能通過模型來查看，并通過標準評判確認是否合格[7]。工況模擬中對BIM的應用，可充分結合現(xiàn)有檢測數(shù)據(jù)為模擬提供協(xié)助。在交通管控中，利用攝像頭等監(jiān)測裝置，構建對應的三維模型，然后通過模擬確定合適的交通管控措施，并根據(jù)模型上顯示出的視角，選定監(jiān)測點具體為止。在應力應變的現(xiàn)場檢測中，可根據(jù)平臺現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)，構建以歷史資料為基礎的模擬模型，比如最常見的變化曲線模型等，該模型能附加于主體模型當中，以模擬情況為依據(jù)進行預防及維護方案的提前制定，再比如應變模型，它也是將時間軸作為基礎，對應變未來發(fā)展情況進行模擬，構建達預警的模型，根據(jù)模擬時的時間點，能對具體產生原因實施分析與預測。另外，對于突發(fā)情況，如船舶撞擊等，也可以采用BIM進行模擬模型建立，對現(xiàn)場可能發(fā)生的情況進行動態(tài)模擬，進而指定具有警示性作用的有效改進方式。

4結束語

綜上所述，作為目前的新型技術，BIM已在建筑項目運用多年，縱觀它在建筑業(yè)的發(fā)展，它勢必成為未來建設行業(yè)主導力量，但由于在橋梁領域的時間還較短，因缺乏經驗和人才缺少等方面的原因，還未能全面普及，然而，對橋梁建設，這項技術在每個環(huán)節(jié)都具有巨大潛力。

參考文獻

[1]周冬.基于BIM的橋梁全生命周期施工安全管理模型研究[J].自動化與儀器儀表，2019（02）：26-28+32.

[2]馬潤平，劉杰.BIM技術在橋梁工程全生命周期的實施路徑研究[J].交通科技，2018（06）：179-182.

[3]吳宏波，劉清，王昆鵬.橋梁工程全生命周期中BIM技術的研究和應用[J].中國公路，2018（07）：68-71.

[4]俞麗君，李偉偉.國內橋梁工程建設中的BIM技術應用現(xiàn)狀分析[J].產業(yè)與科技論壇，2017，16（15）：53-54.

[5]劉宇聞，葉春，陶聰.BIM技術在立交改造工程全生命周期的應用研究[J].施工技術，2017，46（S1）：1060-1063.

[6]崔鋼，吳鳳平，李明孝，王瑋.公路橋梁工程全生命周期造價風險評價研究[J].信息記錄材料，2016，17（05）：97-100.

[7]吳露方.基于BIM的橋梁全生命周期管理研究初探[J].土木建筑工程信息技術，2013，5（06）：17-21.

作者：薛飛宇 趙賽輝  單位：招商局重慶交通科研設計研究院有限公司 重慶建工市政交通工程有限責任公司