摘要：科学技术和互联网的发展，推动着大数据时代的来临。大数据和网络技术是工程项目管理的新生产力，以BIM、物联网、云计算等为代表的新一代信息技术与传统行业的不断融合，促使智慧桥梁应运而生，积极助推工程项目管理向科学化、智能化方向发展。
关键词：桥梁；BIM技术；智慧桥梁
随着我国桥梁技术的快速发展，结构新颖、美观和谐的桥梁设计，跨度长、体积大、荷载重、运营速度快、乘坐舒适，更重要是新技术、新材料的应用，建设周期短，都表明我国建桥水平已跃升于世界先进行列。
1 桥梁工程现有管理模式
目前，桥梁工程管理模式以“设计-施工-管养”为主。面对不同管理者，相关信息在传递过程中可能出现失真甚至丢失的现象。
设计阶段以二维图纸作为信息载体，不易携带、传递和保存，且非专业人士较难理解。
施工阶段关键工序采用传统施工机具，效率偏低且人为因素影响大，施工信息沟通协调不足、追踪性差。
运营管养阶段主要依靠人工巡检和定期检定，很难将设计、施工及各种监(检)测数据进行联动分析。
2 建设智慧桥梁的意义
建设智慧桥梁需要从项目全生命周期角度出发，以BIM技术为核心，以移动互联网等先进信息技术为手段，通过打破信息断层，有效控制工程信息的采集、加工、存储和交流，构建信息的创造、传递、评估和利用的良性循环机制。实现智慧设计、智慧建造和智慧管养，支持决策者对项目进行合理的协调、规划和控制，进而不断提升桥梁技术创新、信息化和智能化水平。
3 BIM与智慧设计
3.1 参数化建模
通过控制多类型参数，调整模型中数据关系，实现模型的几何和类型参数变化，从而适应复杂多变的结构设计，提高建模效率。
3.2 构件库和模型库
基于参数化建模，搭建桥梁构件库和模型库，累积标准构件包括几何尺寸等属性信息，提高设计效率及质量。
3.3 BIM模型与FEM分析软件的衔接
结合第三方网格划分软件或利用Python，c/c++等编程语言进行二次开发，开发与主导有限元分析软件的无缝接口，实现数据模型无损传递，避免重复工作，提高分析效率。
4 BIM与智慧建造
4.1 数字化施工
目前桥梁建造的生产效率极高，与BIM结合数字化实现制造方法的自动化分不开。BIM模型直接用于设计环节还可以在建造商与设计人员之间形成一种自然的反馈循环，在设计流程中提前考虑尽可能多地实现数字化建造。同时，参与竞标的建造商共享构件模型，便于建造商根据设计要求的构件用量编制，更好统一投标文件，有助于缩短招标周期。建造过程中借助物联网技术采集关键数据和信息，实时上传到管理平台，实现关键参数量值、关键工序质量的有效把控。桥梁许多构件可以异地加工，施工现场实现装配式安装，利用BIM模型所包含几何尺寸、材料规格等属性信息，与大型机械设备匹配对接，直接生成下料、加工等信息，省略二次翻图转换工序，降低了建造误差，大幅度提高构件制造的生产率，使得整个建造的工期缩短并且容易掌控。同时标准化构件之间的协调也有助于减少现场发生的问题，降低不断上升的建造、安装成本，提高自动化水平。
4.2 模拟施工
工程施工是一个高度动态的过程，随着工程规模不断扩大，复杂程度不断提高，使得施工项目管理变得极为复杂。通过将BIM与施工进度计划相链接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D(3D+Time)模型中，可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、4D精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。
通过BIM可以对项目的重点或难点部分进行可建性模拟，按月、日、时进行施工安装方案的分析优化。对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析，以提高计划的可行性；也可以利用BIM技术结合施工组织计划进行预演以提高复杂建筑体系的可造性。借助BIM对施工组织的模拟，项目管理方能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序，并清晰把握在安装过程中的难点和要点，施工方也可以进一步对原有安装方案进行优化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。
此外，BIM可以协助评标专家从4D模型中很快了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等，从而对投标单位的施工经验和实力作出有效评估。
5 BIM与智慧管养
5.1 BIM竣工模型交付
在项目完工后的移交环节，管养单位需要得到的不只是常规的设计图纸、竣工图纸，还需要能正确反映真实的设备状态、材料安装使用情况等与运营维护相关的文档和资料。BIM能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来，从而为业主获取完整的建筑物全局信息提供途径。通过BIM与施工过程记录信息的关联，甚至能够实现包括隐蔽工程资料在内的竣工信息集成，不仅为后续的管护带来便利，且在未来进行的翻新、改造、扩建过程中为业主及项目团队提供有效的历史信息。
5.2 BIM维护计划
在使用寿命期间，结构设施和设备都需要不断得到维护。一个成功的维护方案将提高桥梁性能、降低能耗和总体维护成本。BIM模型结合运营维护管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势，合理制定维护计划，分配专人专项维护工作，以降低桥梁在使用过程中出现突发状况的概率。对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录，以便对设备的适用状态提前作出判断。
5.3 BIM灾害应急模拟
利用BIM和灾害分析模拟软件，可以在灾害发生前，模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，制定避免灾害发生的措施，以及发生灾害后人员疏散、救援支持的应急预案。当灾害发生后，BIM模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息，这将有效提高突发状况应对措施，提高应急行动的成效。
5.4 建病害信息库实现专家远程会商
针对现场检查，直接利用移动终端进行数字化信息采集，实时上传病害描述、照片和视频等内容，提高巡检成果和效率，实现病害的立体展示，而且有利于病害的可持续追踪。对运营期间的病害实现分类管理，建立病害信息库，关联有效处理措施及维修养护过程，形成规范的管养步骤和流程。针对新病害，采取专家远程会商，及时获取有效处理措施，并补充和完善病害库，形成有机良性循环。
6 结束语
基于BIM技术，搭建多维施工管理系统，完善和集成多个数字化施工模块，实现不同阶段信息的关联查询，实现施工信息资源的智能化、标准化、专业化的深层次应用，达到提升桥梁工程结构建造质量和管理水平的目的。未来桥梁正在向更智能、更安全、更经济、更耐久、更环保、更美观的方向发展。
参考文献：
[1]潘永杰，等.《智慧桥梁理念的探索》.
[2]铁路BIM联盟.《BIM与智慧桥梁》.