基于BIM的虛擬施工技術及其在橋梁工程中的應用

張晶鑫

(陜西建工機械施工集團有限公司)

1 引言

建筑業的迅猛發展，促使橋梁施工技術也在不斷的完善和提高，從整體發展來看，橋梁工程外型越來越新穎，結構越來越復雜，涉及工序多、工藝雜、施工難度大，對施工技術和施工管理要求高。BIM虛擬技術的出現，在很大程度上為橋梁施工技術提供了新的技術支持，但也要認識到，當前橋梁施工中仍然存在一些問題，阻礙了橋梁施工新技術的順利實施。這就需要施工技術人員結合橋梁施工的實際情況，積極探討并運用BIM虛擬技術，重視BIM虛擬技術的認識和掌握，了解BIM虛擬技術的內涵等，從而保證在具體的施工中能更好地發揮其作用，不斷提升我國橋梁施工的整體質量和水平。

2 BIM虛擬施工技術的概述

BIM虛擬技術是以信息模型的形式，可用來展示施工的具體計劃，并將空間與時間信息等相結合，最終形成4D模型，從而讓整個施工過程更直觀、具體。

結合這些研究，當前比較流行的說法是借助數字化的表達方式，針對工程具體項目特點，為施工的開展提供信息資源。當前，三維技術及數字化技術等在橋梁施工中得到了一定的應用，在具體的建設中，結合工程項目實際，能全面深入了解與項目相關的信息，從而推動項目的順利開展。

3 BIM虛擬技術在橋梁施工中的作用分析

1）在橋梁工程施工前，BIM虛擬施工技術模擬整個施工過程，讓施工技術人員能在施工前熟悉每項工序的操作，并對各部件進行精確定位，保證了橋梁工程的精細化管理，工程質量也得到很好的保障，確保了優質精品。

2）利用BIM的4D相關數據庫，虛擬施工技術可以快速、準確地獲取過程中基本的數據量，為工程施工計劃的制定，提供及時、準確的數據支持，同時也為成本管理與控制提供了數據支持。

在傳統的橋梁施工中，往往很難實時地計算出工程項目支出的費用，已經支付的費用，應支付的總費用，不能及時反映項目的動態費用及項目的時間成本等，更不能根據具體的施工進度，及時變更圖紙，準確地獲取合同規定的工程造價，而BIM虛擬施工技術中4D相關數據庫的建立，三維圖形的虛擬建設，能確定相關的參數區域，實施過程中進行數據的對比，為數據指導施工提供相應的依據。

3）根據BIM技術模型，優化虛擬施工，提前反映施工難點。在動畫渲染的基礎上，實現了建造過程的可視化展示。借助BIM虛擬施工技術的有效展示，能把復雜的空間標準設計更直觀地展示，方便了施工技術人員的理解和使用，也有效避免了施工技術人員在查看圖紙等過程中，因理解偏差等出現的施工錯誤等問題，減少橋梁施工的誤差。

4）采用虛擬仿真技術對方案進行優化，確保綠色施工。工程大中型設備的安裝，三維模型將動態地顯示設備吊裝過程。如果發生碰撞，程序將自動發出報警，技術人員可以修改塔機或起重機的參數，直到吊裝仿真滿意為止，技術人員可以根據仿真路徑和吊裝設備對吊裝過程進行改進，起重設備的選型與參數可以得到調整，直到模擬工作順利完成。

5）與計算機信息處理技術的利用。現代橋梁施工中，信息技術和計算機技術的應用，大大提升了施工的技術。將BIM虛擬施工技術與計算機處理技術等結合，在了解橋梁施工組織設計中，相關參數設計、施工進度的監控等方面都發揮著不可替代的作用，在橋梁施工管理中，借助計算機等手段，分析相應的數據，并對施工進度、施工技術等進行強有力的監控，及時發現施工模擬和施工現場出現的問題，積極采取糾偏和改正措施。

總之，BIM虛擬技術在橋梁施工的前期、設計階段、施工階段和竣工驗收階段等都發揮著積極的作用，尤其是一些結構復雜、體量大的橋梁施工組織設計中，BIM虛擬技術等多種信息化手段的利用，對提升工程建設效率和保證工程建設質量意義深遠。

4 BIM虛擬技術在橋梁施工中的應用

4.1 橋梁工程施工的應用背景

在傳統的橋梁設計中，建筑師會選擇實體的模型，并根據具體的結構造型等進行改造與模擬，計算荷載，但是這種方式會消耗大量的人力和物力，影響設計方案的調整等。計算機技術的發展，三維建筑模型也逐漸出現并得到應用。三維技術模型能形成具體化的橋梁建設效果圖，但這些圖像的生成，無法客觀反映與橋梁建設之間的有關信息，因此，BIM虛擬施工技術的出現，能實現橋梁施工的信息化建設。

4.2 橋梁施工中BIM技術的應用

現階段，BIM虛擬施工技術在橋梁施工中的應用，有效節省了施工的時間，也大大減少了成本，縮短了工期，從技術層面來講，BIM虛擬技術與其他現代橋梁施工技術的融合使用，在有效發揮BIM可視化交底等施工技術的同時，也提升了施工的效率。BIM虛擬技術在橋梁施工中的應用，主要體現在以下幾個方面：

1）施工組織設計

施工組織設計是橋梁建設的關鍵，能明確橋梁施工的具體方向。橋梁施工具有特殊性，其中所涉及到的施工項目多，對其中每一個分項的施工，都需要編制相應的施工組織設計，施工組織設計的編制，要根據橋梁的建設規模、復雜程度等具體進行，并且要保證施工組織計劃的科學性和合理性，對計劃進行反復修改優化，最終才能用來指導具體施工。

2）碰撞檢測算法

橋梁施工中，將虛擬現實、計算機圖形學等技術結合在一起，尤其是橋梁虛擬施工過程的模擬，能保證碰撞檢測的準確性，這樣更有助于后續施工的進行。

現階段，在橋梁施工中，通過BIM虛擬施工技術建立一定的施工過程模型，這樣能有效提升施工效率，指導施工，模擬施工過程，將大部分施工盲點解決于模型模擬中，同時也要認識到BIM虛擬技術在橋梁工程施工中的應用，是一個比較復雜的系統，對施工人員的專業技術水平等要求比較嚴格，需要相關人員的共同配合，才能有效發揮其作用。

5 結束語

綜上所述，通過分析BIM虛擬施工技術在橋梁工程建設中的應用，可以看出其在橋梁施工和管理過程中起著重要作用。但由于諸多因素的影響，在具體的應用過程中，一些施工技術人員對該項技術認識程度不夠，無法熟練掌握BIM虛擬施工技術要點，阻礙了該項技術的進一步應用，也影響到橋梁工程實施的高效組織。因此，未來發展中，施工技術人員應更加熟悉和了解BIM虛擬施工技術的內涵和運行特點， 以及在運作過程中應重視信息體系的建立，成本的控制管理，以及現場施工管理的指導。做好前期策劃編制，中期建設和后期管理維護環節，提升橋梁建設的整體水平。

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