基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究

李洪偉

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江 湖州 313000)

目前我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度快，一些先進(jìn)的技術(shù)被吸取并利用于建筑中。 BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域備受技術(shù)人員的重視,經(jīng)過大量實(shí)踐之后，得到了較好的反響。橋梁建設(shè)是我國道路交通建設(shè)的重要組成部分，其解決了跨水或越谷的交通難題，為運(yùn)輸和人行提供了很大的便利。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)要保障橋梁符合標(biāo)準(zhǔn)，還要最大程度上保障橋梁建設(shè)的質(zhì)量。應(yīng)用BIM技術(shù)可以更好地達(dá)到上述目的。在進(jìn)行橋梁建設(shè)時(shí)，第一步實(shí)際工作是橋梁設(shè)計(jì)，第二步是橋梁施工，過程中，要注重橋梁工程設(shè)計(jì)與施工的優(yōu)化問題。本文主要是在BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁工程的設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)研究，目標(biāo)是更好地促進(jìn)中國橋梁建筑領(lǐng)域的發(fā)展，推動(dòng)我國現(xiàn)代化建設(shè)。

1 BIM技術(shù)基本概述

BIM技術(shù)又稱為建筑信息模型技術(shù),是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具。通過參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行以及管理方面為建設(shè)單位在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

BIM技術(shù)最早從歐美國家傳到中國，是一種共享的知識資源，在我國不同領(lǐng)域有著特定的發(fā)展空間，在橋梁工程中的應(yīng)用更是前景廣闊。該項(xiàng)技術(shù)能夠在橋梁工程所有的步驟中進(jìn)行，有效地推動(dòng)工程信息的使用和數(shù)據(jù)共享，同時(shí)還能夠達(dá)到信息同步。其可視性特點(diǎn)以及模型信息的完備性應(yīng)用于橋梁設(shè)計(jì)中，對推動(dòng)我國橋梁工程設(shè)計(jì)及優(yōu)化施工有著重要的意義。

2 橋梁工程特點(diǎn)

目前，橋梁工程在我國施工步驟十分繁瑣，應(yīng)用的技術(shù)種類也較多，這也是橋梁工程的一大特點(diǎn)。

2.1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜

橋梁工程在實(shí)際運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)時(shí)需要借助力學(xué)結(jié)構(gòu)。多數(shù)技術(shù)人員設(shè)計(jì)的力學(xué)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般情況下設(shè)計(jì)師在進(jìn)行力學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要對應(yīng)力點(diǎn)進(jìn)行明顯的標(biāo)注。除此之外，橋梁結(jié)構(gòu)中還容易發(fā)生沖突。一般情況下，先前的設(shè)計(jì)方法沒有辦法進(jìn)行實(shí)時(shí)的修改，若是發(fā)現(xiàn)問題解決方法也不易實(shí)施，同時(shí)橋體結(jié)構(gòu)和施工環(huán)境容易致使工程施工困難，沒有辦法實(shí)現(xiàn)想要的施工目標(biāo)。

2.2 預(yù)制構(gòu)件數(shù)量多、體積大

通常情況下，要求預(yù)制構(gòu)件在原廠中制作完成后，在施工現(xiàn)場展開安裝工作。這種情況下，如果是尺寸不符必須要改變原有的尺寸，讓制作商重新制作預(yù)構(gòu)件，這樣不僅會影響施工進(jìn)度，也影響了企業(yè)的造價(jià)成本。除此之外，預(yù)制構(gòu)件一般情況下體積較大，數(shù)量較多，在進(jìn)行運(yùn)輸和保管時(shí)也需要耗費(fèi)大量的人力物力。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場時(shí)，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測，減少事故的發(fā)生和問題的出現(xiàn)。另外，預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行安裝時(shí)，安裝步驟比較復(fù)雜，因此需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。若橋梁工程中的工程設(shè)備強(qiáng)度不足還需進(jìn)行檢測，強(qiáng)度問題要工作人員進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，進(jìn)而得出有效的結(jié)果。

2.3 施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜

橋梁工程在我國的作用不僅僅是緩解交通壓力還要連接不同地區(qū)。因此，施工時(shí)可能需要面臨跨海、斷崖等，同時(shí)由于每次橋梁工程施工環(huán)境不一，不能完全借鑒之前的經(jīng)驗(yàn)，施工需要根據(jù)場地實(shí)際進(jìn)行規(guī)劃,給出符合條件要求的施工方案。若是照搬以往經(jīng)驗(yàn),可能會致使橋梁工程整體效率降低，工作人員也無法保障施工的正確性和安全性。

3 基于BIM的工程設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 BIM與初步設(shè)計(jì)

在進(jìn)行橋梁的規(guī)劃時(shí)，第一步設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，這一步能夠有效確認(rèn)橋梁的整體規(guī)劃，同時(shí)也可以對橋梁結(jié)構(gòu)展開有效的布局設(shè)置。例如，橋梁的立面布置和平面布置。在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)過程中，需要對諸多的方案進(jìn)行考核和衡量，進(jìn)而選出較好的橋梁方案。應(yīng)用BIM技術(shù)之后，技術(shù)人員能夠借助數(shù)字化三維建模來展開有關(guān)的方案設(shè)計(jì)。BIM模型還能夠生成有效的立面圖和斷面圖，這種方式能夠有效地將不同方案的優(yōu)勢和劣勢體現(xiàn)出來，方便技術(shù)人員對方案的選取。除此之外，BIM技術(shù)還可以對立面圖和斷面圖進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。其優(yōu)良的可視化特點(diǎn),利用有效的BIM模型能夠進(jìn)行良好的溝通，使設(shè)計(jì)者能夠及時(shí)了解領(lǐng)導(dǎo)者的想法，進(jìn)而開展有效的橋梁設(shè)計(jì)。

3.2 BIM與技術(shù)以及施工設(shè)計(jì)

技術(shù)設(shè)計(jì)大都是指初步設(shè)計(jì)的延伸，即指對選取出來較為合理的方案展開精細(xì)化的加工，能夠更好地應(yīng)用于較為繁瑣的橋梁工程中。這一步主要是對橋梁的結(jié)構(gòu)展開更為嚴(yán)密的探索，并根據(jù)探索結(jié)果來進(jìn)行施工圖紙的設(shè)計(jì)。在這一個(gè)環(huán)節(jié)中，每一項(xiàng)步驟都十分繁瑣。應(yīng)用BIM技術(shù)之后，能夠更好的展開此項(xiàng)工作，BIM技術(shù)也為該項(xiàng)工作帶來了有效的簡化方式。BIM軟件能夠?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行全面的檢查，有沖突的部位會進(jìn)行檢測生成分析報(bào)告，這樣工作人員就能夠按照報(bào)告來展開修改工作，之后進(jìn)行建模和檢測工作，最后完美處理項(xiàng)目中的問題。方案的確認(rèn)主要是在不斷的修改之中進(jìn)行的，BIM技術(shù)的出現(xiàn)，把這一項(xiàng)步驟進(jìn)行了簡化，方便了施工設(shè)計(jì)工作。

4 基于BIM的橋梁工程施工優(yōu)化研究

對施工進(jìn)行優(yōu)化，大多是指對施工步驟以及工期和管理進(jìn)行優(yōu)化。按照當(dāng)前的BIM施工模型和施工計(jì)劃能夠有效開展模擬施工工作，進(jìn)而對各方面施工的可行性進(jìn)行確定，這樣也能夠促進(jìn)設(shè)計(jì)人員選取施工方式。BIM技術(shù)還能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，對施工存有異議的地方也可以共同商議。

4.1 工序優(yōu)化

BIM技術(shù)能夠更好的將施工流程展現(xiàn)出來，讓技術(shù)人員和工作人員都能夠直接看到方案實(shí)施的可行之處和不可行之處。在這之中，若是有問題產(chǎn)生還可以在BIM上直接進(jìn)行修改，并且進(jìn)行二次模擬，直到該次施工方式滿足施工標(biāo)準(zhǔn)和施工要求，進(jìn)而最大程度上保障橋梁工程的質(zhì)量和效率。

4.2 進(jìn)度優(yōu)化

BIM在實(shí)際項(xiàng)目中，大多數(shù)是進(jìn)行施工進(jìn)度模擬分析。那么借助BIM展開有效的3D建模，進(jìn)而對施工整體進(jìn)度進(jìn)行初步估測，再加上橋梁工程中的各項(xiàng)負(fù)責(zé)人對工期進(jìn)行準(zhǔn)確的改正和確認(rèn)，能夠有效地對進(jìn)度進(jìn)行優(yōu)化。在該項(xiàng)工作開始之際，技術(shù)人員要對項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行第一次模擬，模擬的主要內(nèi)容是施工步驟。同時(shí)，施工要依照設(shè)計(jì)來進(jìn)行，進(jìn)而找到比較科學(xué)的施工方案。當(dāng)方案批準(zhǔn)實(shí)施后，則要進(jìn)行有關(guān)的精細(xì)化處理，BIM人員要能夠?qū)IM中的方案進(jìn)行修改，進(jìn)而完善最終方案。這種方式能夠?yàn)闃蛄汗こ痰氖┕肀Ｕ希瑫r(shí)也能夠加強(qiáng)方案的合理性以及安全性。

4.3 管理優(yōu)化

由于BIM模擬施工的能力十分強(qiáng)大，在施工進(jìn)行時(shí)容易產(chǎn)生的問題，在施工之前就能夠給予有效的方式解決,因此，在這種情況下，橋梁工程中的管理方式也要針對性地進(jìn)行調(diào)整，由等待問題轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)問題。除此之外，在施工時(shí)可視化也能夠作為施工現(xiàn)場的指導(dǎo)方法，這樣能夠讓施工工作人員更為清晰地了解到橋梁整個(gè)工程中的步驟和存在的安全隱患，能夠降低施工問題發(fā)生的概率，同時(shí)也對現(xiàn)場管理進(jìn)行了改善，讓管理人員能夠更好的提高工作效率。

4.4 基于BIM可視化施工模擬

BIM技術(shù)可視化施工模擬是指現(xiàn)場施工方案和BIM技術(shù)的相互融合，進(jìn)而構(gòu)建三維數(shù)據(jù)模型來對橋梁的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出有效的結(jié)果之后能夠應(yīng)用RBCCE來對不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢計(jì)算。這種方式可以更好地得出有效的三維造型以及計(jì)算結(jié)果，能夠?yàn)槭┕す芾韼碛行У膽?yīng)用。

5 結(jié) 語

本文主要研究了橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化，在BIM技術(shù)的前提下,第一步是對BIM展開了剖析，第二步對橋梁工程的有關(guān)工程步驟進(jìn)行了簡述，最后將BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁工程中的各項(xiàng)優(yōu)化措施進(jìn)行了整合。目的是為當(dāng)前橋梁工程的改善提供有效的參考意見，推動(dòng)我國橋梁事業(yè)的發(fā)展，為施工優(yōu)化帶來有效的參考方式，希望對提高中國橋梁建設(shè)水準(zhǔn)有所助益。