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BIM技术在桥梁工程项目的应用

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：贺浩

[导读] 摘要：随着社会科学技术飞速的发展，各类工程软件的应用也更加深入，BIM也是如此。目前，我国大力发展和倡导BIM技术，在桥梁技术领域也是如此。

        重庆交通大学土木工程学院重庆 400041
        摘要：随着社会科学技术飞速的发展，各类工程软件的应用也更加深入，BIM也是如此。目前，我国大力发展和倡导BIM技术，在桥梁技术领域也是如此。为了提高桥梁工程的设计和施工、运营维护的效率，将建筑信息模型（BIM）引入桥梁工程中。在分析桥梁工程各个阶段所存在问题的基础上，提出了在应用BIM技术基础上的桥梁工程的优化方案，此并结合实际工程项目进行了适用性和成效分析。本研究可为BIM在大型或复杂桥梁工程中的应用提供参考，提高设计和施工的效率和效率，使BIM在桥梁工程领域的应用更加深入。
        关键词：BIM技术；桥梁工程设计；施工优化；运营维护优化
        引言
        BIM技术又称建筑信息建模技术，是建筑信息建模的简称。BIM是在建筑项目的各种相关信息和数据的基础上建立的建筑模型。通过数字信息仿真，对建筑物的真实信息进行仿真。目前，BIM在国外一些发达国家的各类行业得到了很好的推广和应用。近年来，它在我国得到了一定程度的应用。随着时间的推移，BIM技术在桥梁工程中得到了广泛的应用。它是一种显示工程项目物理功能和特征的数字化描述和管理技术。该技术贯穿于整个工程项目，包括设计、施工、管理和运营维护阶段。它不仅起到了工程信息共享和应用的作用，而且保证了信息与实践的协调。本研究拟将BIM引入桥梁工程设计、施工、运维过程中进行分析和优化，以保证设计施工方案的可行性，提高桥梁工程项目的生产效率。
        1 BIM在桥梁设计优化阶段的应用
        桥梁工程设计具体包括了初步设计、技术设计以及施工设计等步骤。如何有效的利用三位建模是能否有效地将BIM技术与桥梁设计相结合的前提条件。由于三维建模技术还没有完全广泛地应用于桥梁工程设计之中，因此就需要利用BIM将传统的二维模型转化为三维建模并基于三维模型进行设计分析和优化。设计中BIM的用途集中于设计方案的建模和分析、对潜在问题的检测和反馈。一方面，项目成员将收集相关图纸并在此图纸的基础上进行模型的建立；另一方面，BIM系统在建模过程中分析测试和确定是否修改图纸，对BIM小组和对应的用户进行反馈。如果需要对图纸进行修改，则设计者修改图纸，重新建立模型并且对模型进行复核分析，直到BIM团队以及用户反馈表示不需要修改图纸为止。通过这样，设计人员希望在施工开始前解决所有的设计问题，来确保施工的操作性，减少返工重做的次数，最终达到提高设计效率的目的。
        1.1 BIM与桥梁工程初步设计
        对于桥梁工程，初步设计的主要任务是确定桥梁的型式方案和整体结构构思，这些方面的考虑和确定直接关系到桥梁的上、下部结构以及桥梁的位置等方面的因素。在桥梁方案的制定过程中，包括了许多不同方案的选择和比较，由于这些对于方案的选择和比较需要耗费较长的时间，因此，这使得与业主的沟通变得困难。然而，现在通过使用BIM技术，设计人员可以参考各种设计概念并且对这些概念和方案进行参数化、数字化3D建模。直接生成剖面图、立面以及平面图可体现出BIM模型的直观性和表达方式的多样性，将各个设计方案其各自的优势和不足展现在设计人员面前，筛选出最好的方案，从而提高工作效率。同时，建立一个类似的BIM模型可以为业主和其他参与者之间的合作和沟通提供一个有效的平台，有助于提高共同讨论这些设计理念的可行性。
        1.2 BIM与技术、施工设计
        技术设计，即为桥梁初步设计的延续，即对于上述步骤中筛选出的最优的成桥方案进行局部和整体的结构细化，如截面配筋、断面等，普遍适用于复杂、新建或大型的桥梁工程。施工设计对桥的构造进行了深刻的计算和分析，绘制施工图。确立好最优的BIM模型之后，结合具体设计图纸建立深度三维模型，即建立结构的细化模型。在做出细部构造模型之后，便可以通过BIM软件对设计进行冲突性的研究，由系统自动检测并生成报告。通过此报告可迅速的发现设计上所存在的问题，这些问题一经发现，便需要迅速着手于重新测试、建模以及修改，循环往复直到解决问题。
        2 BIM在桥梁施工优化阶段的应用
        由于桥梁工程中设计的复杂性和桥梁工程中预制构件较多的特性，从而提出对于桥梁工程施工加以优化来加以应对上述桥梁工程的性质。

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根据上述BIM模型的优化设计以及对于施工方案的优化信息，通过衡量可视化的过程模拟，进度计划、资源配置以及分析施工过程等方面的可行性，从而不断完善施工计划方案。
        2.1 施工工序优化
        在施工的过程中，工作人员可以通过结合使用模型技术和BIM技术，来使得施工方案与桥梁设计相结合，并且通过这种方法能够较好地模拟桥梁施工工序，这样既能实现施工工序的全面实施，又能保证施工质量和安全。
        2.2 桥梁施工进度优化
        与上述施工过程的优化类似，对于桥梁工程的现场施工进度问题，我们可以采用BIM技术来对其进行模拟，用模拟出的三维模型来规划施工的进度。施工进度优化也是一个重复模拟并且不断纠错得以改进从而获得最优的进度计划的一个过程，并且通过这样达到够实现资源优化配置的目的。
        2.3 桥梁施工管理优化
        在施工方案的优化和模拟的帮助下，桥梁施工中有风险出现的问题能够得到较快的解决、提前发现，这就使得将“被动管理”即等待问题发生转变成“主动管理”即主动发现问题，宏观上表现为优化了传统的施工管理进程。通过结合BIM技术和模拟技术，可对桥梁施工管理提供更好的支持，为施工活动和管理流程提供良好优化，有效地提高安全水平和施工管理。
        3 BIM在桥梁运营维护阶段的应用
        3.1 评价施工危险系数与检测相结合
        施工风险评价和测试相结合是BIM在桥梁运营和维护阶段的一个重要的功能，它主要用于施工的规划设计、数据采集、信息共享的处理，以确保工程建设在信息传输的过程中畅通无阻，并建立起信息共享平台的一体化，施工人员可以获取和使用数据库里的各种资料。
        3.2 管养知识库
        桥梁施工中存在着许多不确定因素，一旦这些不确定性因素集体爆发，就会给施工项目带来意想不到的后果。在运营和维护阶段，应该预测和控制这些可能发生的风险。事先确定灾害预防和相应的应对方案，即建立有效的管理知识库。
        3.3 数字化系统
        随着计算机技术的迅速发展和广泛应用，桥梁建设中也应用到越来越多的系统并且这些系统的功能也越来越强大。BIM技术被用来监督和预测桥梁的使用已经变得越来越普遍。数字化系统是一种智能系统，它能够集成和分析资料和数据，通过结合桥梁建设和使用系统，对桥梁的性能以及使用寿命进行精准的判断，从而建立起一个精确的评价体系，并且对桥梁的使用进行预测和估算，通过估算的结果制定相应的应对以及维护方案。
        4 结语
        总之，随着科学技术的不断发展，关于BIM在桥梁工程中的应用已经得到了人们的广泛关注，也取得了应的研究成果。BIM作为信息技术同建筑产业生产、管理、运营相结合的产物，有着可以实现对桥梁等建设工程的全过程管理的优势并且其有着高效、经济等特点。然而不可否认的是，现今我国针对BIM技术在桥梁领域的应用仍然落后于国际上许多发达国家。因此，我们需要做的就是正视与国际上的差距，积极借鉴优秀的BIM方案，脚踏实地得改进自身的不足从而发展自己，使得BIM技术在桥梁工程领域之中发挥出更大的作用，为人民追求舒适的生活做出贡献。
        参考文献：
        [1]李恒，郭红领，黄霆，陈镜源，陈景进.BIM 在建设项目中应用模式研究[J].工程管理学报，2010，24（10）：525-529．
        [2]宋子婧，公路桥梁建养一体化信息管理研究[D].东南大学，2015.
        [3]刘智敏，王英，孙静等.BIM 技术在桥梁工程设计阶段的应用研究[J].北京交通大学学报，2015，（06）：80-84．