淺談BIM技術用于橋梁工程

譚子涵

（西南科技大學， 四川 綿陽 621010）

0 引言

自從住建部《關于印發2016-2020年建筑業信息化發展綱要的通知》（建質函（2016）183號）、《住房和城鄉建設部關于推進建筑業發展和改革的若干意見》（建市（2014）92號）、《住房和城鄉建設部關于印發推進建筑信息模型應用指導意見的通知》（建質函（2015）159號）等通知發布后，BIM技術開始在中國土木行業掀起了一場改革，從2016年成都的《成都市城鄉建設委員會關于在我市開展建筑信息模型（BIM）技術的通知》到2019年深圳的《加快發展裝配式建筑建設粵港澳大灣區》，各地紛紛響應住建部推進BIM技術的號召，BIM技術在全國各地遍地開花，各個建筑公司紛紛招募BIM人才。

橋涵是交通路線中的重要組成部分，而且往往是保證全線早日通車的關鍵。在經濟上，橋梁和涵洞的造價一般來說平均占公路總造價的10%-20%。在國防上，橋梁是交通運輸的咽喉，在需要高度快速、機動的現代戰爭中，它具有非常重要的地位。橋梁是交通路線的生命線，在土木行業中也占據著十分重要的地位，所以探究“BIM技術用于橋梁工程”這個命題是在當下推進建筑信息模型應用的一大重點。

1 BIM的概念

1.1 BIM的起源

在CAAD發展過程中，美國麻省理工學院的查克·伊士曼教授看到了其存在的問題并且借鑒制造業的產品信息模型，提出了“Building Description System”的概念，即透過計算機對建筑物使用智能模擬，這就是BIM的起源思想。

在后續學者的構思和努力下，概念不斷進步，分別經過了“Building Product Model”、“Generic Building Model”的階段，2002年，Autodesk公司提出BIM（Building Information Modeling）的概念并推出了自己的BIM 軟件產品，此后全球另外兩個大軟件開發商Bentley，Graphisoft也相繼推出了自己的BIM產品。從此BIM從一種理論思想變成了用來解決實際問題的數據化的工具和方法。

1.2 BIM的定義

BIM的概念起源于美國，美國國家BIM 標準(NBIMS)對BIM的定義是全球國家公認的定義，即“Building Information Modeling (BIM) is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility. A BIM is a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle; defined as existing from earliest conception to demolition.”

簡而言之就是BIM技術有三點特點：有材料物理和功能信息的三維模型、全壽命周期、協同作業。

2 從三個特點淺談BIM技術用于橋梁工程

2.1 有材料物理和功能信息的三維模型

有材料物理和功能信息的三維模型即我們用計算機建立的三維模型各個構件中有材料的受力特性和功能作用的信息，這些受力特性和功能作用在三維模型建立的時候就輸入模型信息中了。

有材料物理和功能信息的三維模型對于橋梁工程究竟有何意義呢？下圖中圖1是一個由Revit建立的斜拉橋的三維模型，圖2是一個由Midas civil建立的連續梁橋的三維模型，Revit和Midas都可以在建立三維模型時輸入材料的物理信息和功能信息，但是從建模的過程可以知道Revit建立的三維模型可以輸入的信息較Midas更加精細，Revit的模型建立甚至可以精確到鋼索的細部構造，橋梁上的任何一個小的部件都可以在Revit模型上建立，這便是用BIM軟件建立出的模型對比于現廣泛使用的橋梁建模軟件建出的模型的優勢所在。

圖1 由Revit建立的斜拉橋的三維模型

圖2 由Midas civil建立的連續梁橋的三維模型

除了采用BIM技術建出的模型比傳統建模的模型更加細致外，采用BIM技術建模更有它獨特的優勢，在BIM模型的建立過程中，我們可以采用“BIM＋無人機”的模式，這樣大大減短了大規模建模所要耗費的時間和精力?，F在許多政府部門用的“BIM+GIS”建立的模型就是由無人機拍攝的橋梁或建筑照片建立的三維模型，這種建模模式較傳統建模更加高效。

“BIM＋VR”也是當代BIM技術的一大亮點，由BIM技術建立的模型，通過一些特殊的平臺和VR眼鏡相連，這大大舒緩了業主和設計人員根深蒂固的溝通問題，設計人員可以通過BIM模型和VR眼鏡更加生動的向業主展示自己的設計理念，業主也能通過這個技術更明確的向設計人員提出自己的建議和要求，這是BIM技術對當代橋梁行業乃至整個土木行業的一個較好的改變。

2.2 全壽命周期

BIM 是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個平臺中的信息，從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的平臺。

BIM技術在橋梁的全壽命周期過程中即扮演了一個平臺的角色，也扮演了一個參與者的角色。BIM技術是一個平臺的角色是指BIM技術將一個橋梁從建設到

保養維護拆除用一個平臺統一管理起來了，BIM技術是一個參與者的角色是指由BIM技術建立的三維模型是橋梁全壽命過程統一化過程中的核心，不可或缺。

BIM技術是如何通過三維模型統一橋梁全壽命周期過程的呢？首先我們應該明確BIM建立出的三維模型不是“一次用品”，不是如以前的設計模型一樣歷經設計、施工、竣工后就丟置一旁，BIM模型可以和各種傳感器相連，從而使模型兼顧設計、施工、保養等橋梁全壽命，加上現在的5G的技術開始投入使用，“BIM+5G”可以實現遠距離的橋梁狀況的實時監控，信息傳輸更加便捷。

同時，BIM也是個平臺，在這個平臺上，任何周期的橋梁管理者都能通過統一的BIM平臺將自己需要新增的信息記錄在平臺上，例如，開裂情況、施工進度、實時橋梁健康情況等，而這些信息也將通過平臺與所有使用方共享。

2.3 協同作業

BIM建模協同作業即將項目分為多個部分，BIM工程師于各分割部分進行模型建立作業，再將完成的模型以鏈接的方式進行協同以整合模型的過程。BIM建模的協同作業也體現在連通甲方、設計方、施工方、監理方、勘察方五方的BIM管理平臺上，通過BIM管理平臺，五方可以通過同一個平臺交換信息，這大大提高了工程建設的效率。

常規的甲方、設計方、施工方、監理方、勘察方五方的交流渠道是以甲方為中心的雙向式聯系，設計方、施工方、監理方、勘察方分別和甲方聯系，甲方轉達在常規橋梁工程中耗費了很多財力，若是能將這五方共同匯聚于一個平臺，一個BIM模型，那么在信息傳輸的速度上較常規工程項目中的郵寄迅速不少。

3 國內外BIM技術用于橋梁工程最新動態

現階段國內的BIM技術雖處于發展初期，卻是最具有活力、發展勢頭最旺的時期。西南交通大學近期研究的《基于BIM的鋼桁梁橋裂紋病害信息數字化管理》對BIM技術用于橋梁工程保養階段有著推動的作用，而此外，中國內的其他高校的土木行業也圍繞著BIM的課題開展了各式各樣的研究。

而美國、英國、德國、以色列等國合力研究的SeeBridge橋梁檢測平臺在世界的橋梁行業掀起了巨浪，可以大大讓橋梁的管理變得高效，這意味著BIM技術將在一直在土木行業中BIM改革中巋然不動的橋梁工程領域發動一場改革。

4 結語

BIM技術以它的三大特點給橋梁工程帶來了便捷，無論是國內還是國外，“BIM+橋梁工程”儼然成為未來的橋梁工程的發展動向，BIM用于橋梁工程的這個課題將在未來的一段時間值得被我們重視和研究。