BIM技術在橋梁工程中應用研究

陳元曦

(重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400067)

1 引言

伴隨著這幾十年國內經濟的飛速增長，“西部大開發”“一帶一路”發展策略的快速實行，我國交通的建設范圍從東部的平原逐漸向西北部的山區進行演變，地形復雜、環境艱苦，讓各類橋梁的需求量大幅增加[1,14]。BIM它以3D技術為根基，整合了結構建筑物工程中的各類相關訊息，最終形成結構物模型，可以對項目設備實物與功能做數字化描述，同時具備模型信息完善性、相關性、統一性等優點，特別適用于相關關系復雜、同時要求多方協作的項目，備受國內外學者的喜愛。

2 BIM技術在橋梁設計階段的應用

在橋梁設計時，通常需要總工程師、項目經理、項目負責人、路線設計工程師、橋梁設計工程師、資料管理員、圖冊編制人等六大角色同時合作完成，每個個體之間相互依賴、串聯的特征非常明顯，一定程度上限制了設計腳步[10]。由于橋梁工程結構的復雜程度和技術難度都非常的高，BIM在橋梁工程中的運用，還遠遠不夠成熟，但BIM技術在橋梁結構設計與施工上的運用價值是不可估量的，具體分析如下。

(1)將模型可視化，有助于結構設計的方案在項目設計團隊之間更充分、高效地交流，討論并決策，保證了設計的質量以及設計的時效性[2.3]。

(2)BIM軟件通過將橋梁設計中的標準、思想、原則等抽象化參數進行描述，自動適應了關聯約束關系和裝配關系之間的關系， 保證橋梁的自動化、先進化的要求[4,5]。

(3)BIM軟件讓橋梁工程的設計資料可以共享，相同模型的核心數據能夠共同享用于橋梁結構的設計方案、評估安全、設計技術和設計施工圖，避開了不同工作需要建立不用模型的麻煩，使各種數據得到統一。

(4)參數驅動、關聯度高的橋梁模型可以高度匹配橋梁在設計過程中，多個校審有可能帶來的方案設計的頻繁變動，使效率得以保障[6.7]。

(5)BIM現在可以做到自動化繪圖，不僅可以出圖橋梁結構的3D模型，以此可以用于方案評選、展示、模擬仿真等，還能出一些適合工程交付的二維圖紙，很大程度上減小了手工出圖出現誤差的尷尬，效率成倍提高。

(6)統一的BIM模型，同時還可以實現橋梁設計關鍵指標的分析與統計和復核審核等功能。

3 BIM技術在橋梁施工階段的應用

(1)BIM實現了橋梁建設中的多方合作同時進行的理念[8]。它能夠使用全部統一的建設項目管理平臺，各方聯系途徑大大縮短，精準對接，同時每一方均可以在自己管轄范圍以內充分調用相關數據，做到生產協同，數據同步的目的。使用BIM 的技術，各種目標得以較好的實現，建設、施工更能避免盲目性。

(2)BIM在橋梁建設時，引入BIM技術的管理平臺，通過制作管理模型，對施工進行精準化控制，此模型可以更形象、直接地反應出具體管理階段的工作內容，令效率大大提高。還可以對施工圖紙進行復核，模擬施工工序。

(3)BIM將施工過程中可能出現的隱患降到了最低。施工中最大的隱患就是不清楚施工環境，而BIM技術可以模擬施工環境。比如橋墩施工時吊裝模板，該模板可以晃動，高空作業若存在大的晃動，安全問題就尤為突出。運用BIM技術可以模擬施工現場的環境，計算晃動的幅度，可以根據計算結果指導工人安全施工。

(4)BIM使設計意圖更容易體現：3D技術工作交底。橋梁建設時，某一些部位的構件是很復雜的，如橋墩施工中有許多預埋構件(如人員檢查梯、一些吊桿滑槽，升降機、運輸通道和塔吊固定所用的預埋件等) ，采用3D模型形式，更為直觀。

4 BIM技術在橋梁運維階段的應用

(1)可視化運維模型。大跨徑橋梁結構可以使用BIM平臺對巨大的三維運維模型進行透徹分析、觀察，乃至于橋梁上哪一顆構件發生破壞都能及時知道[10～13]。

(2)整合化的項目數據資料，形成完善的橋梁技術文件檔案[9]。使用BIM技術對各個方面的建設進行整合，比如水電、暖通等，從實際管理效率出發，制定完善的管理系統，不浪費資源，構件完善的數據庫，方便多次使用，為各個不同的管理部門提供了適用于其自身的管理模式，大大增加了管理的效率。

(3)用BIM技術對現在存在的橋梁結構進行數量上的統計，并記錄在案，若認為操作可能帶來的誤差就可以很好地進行規避[15]。

(4)使用BIM平臺對災害進行模擬，可以真實地看到災害現場，進行對比分析得出災害處置方案，主要是以保證人員安全為主。

5 未來展望

解決BIM 技術在關鍵節點應用中存在的問題，嘗試將其完整連續地應用于整座橋梁的施工過程。在運營維護階段，應當重視BIM 技術在運維階段的應用研究，明確BIM 技術在運維階段的應用需求，并建立相應的管理系統和管理規范。通過BIM技術引入建設管理，為建設、施工單位帶來精細化管理的改變。這些改變不僅提高了生產效率，也必將帶來橋梁工程生產模式的新變革。