BIM技術在城市高架橋梁工程中的應用

中建七局第二建筑有限公司，安徽 合肥 230000

近年來，我國基礎設施建設發展迅速，城市化進程越來越快。城市高架橋梁作為城市交通設施的重要組成部分，具有規模大、施工環境復雜等特點，而利用BIM技術可以直觀有效地以三維形式顯示有關建設項目的各種信息，從而幫助施工方了解項目的理念，掌握施工計劃的可行性和檢查空間的合理性。

1 BIM技術的重要性與優勢

1.1 在城市高架橋梁工程中應用BIM技術的重要性

城市高架橋梁工程結構形狀多種多樣，相對復雜，尤其是一些結構特殊的高架橋梁，尺寸大，構件種類繁多，構件之間的布局關系非常復雜。設計時，不僅要從整體上確保高架橋梁的整體安全性和可靠性，對于橋梁的一些局部重要部分也需要進行針對性的設計。城市高架橋梁的施工圖通常是使用CAD程序創建的2D工程圖，因此很難清楚地傳達橋梁設計者的意圖。另外，施工人員水平不均，易誤解CAD圖，可能導致高架橋梁設計不當，造成返工損失，甚至嚴重損害城市高架橋梁的安全性。應用BIM技術則可以準確地創建高架橋梁的三維圖像，并清晰準確地傳達各種組件連接的外觀、布置和形狀等信息，使設計人員可以直接使用BIM技術生成的3D圖形來執行局部的有限元計算。此外，施工人員還可以借助BIM技術準確了解設計者的意圖，避免對設計圖產生誤解，顯著提高了橋梁建造的效率。

1.2 在城市高架橋梁工程中應用BIM技術的優勢

（1）進行可視化交流。BIM技術可以將施工計劃轉化為3D模型，設計師和業主可以在可視化環境中進行交流。同時，BIM技術可以創建設計計劃意見交換的平臺，參與高架橋梁設計的單位可以使用該平臺表達他們的觀點和想法，并對高架橋梁設計進行改進。此外，BIM技術模型可以清楚地模擬橋梁施工過程，展示施工過程中的挑戰和關鍵點，并在設計計劃中添加補救措施，以確保施工團隊可以更好地解決現有問題。

（2）提高設計質量并實現成本控制。使用BIM技術可以在設計階段生成更詳細的3D模型，該模型可以指導2D施工圖的繪制，避免設計錯誤并提高設計質量。不僅如此，使用BIM技術還可以計算項目中使用的各種物料，計算項目成本，并提供成本控制的保障。

（3）實現全壽命周期管理。借助BIM技術，可以在整個項目生命周期中提供服務保障。例如，可以在現場預制的組件極大地提高了建設效率，并使設計師更好地了解建筑技術等，為建筑提供更好的設計服務。BIM技術中存在的交流平臺還可以使項目中涉及的各方獲得更好的咨詢服務。

2 BIM技術在城市高架橋梁設計計算中的應用

2.1 建立模型并計算

在城市高架橋梁設計中，可以使用BIM技術快速建立橋梁模型并進行計算，主要包括局部模型的計算和整體模型的計算。高架橋梁的整體模型主要采用桿系模型進行設計，工程建模量小，易保證設計的準確性。在執行局部模型計算時，計算要精確，因此有必要精確地模擬高架橋梁的不同部分。使用BIM技術可以大幅度減少模型模擬時間，只需直接截取BIM技術模型的一部分進行局部模型計算即可，同時可以清晰、準確地顯示出高架橋梁部件連接的尺寸和形狀。高架橋梁的設計是一個試驗設計過程，通常很難一次計算通過，因此在設計過程中必須調整橋梁的參數，以設計經濟、合理、安全可靠的城市高架橋梁。可以利用BIM技術來調整高架橋梁的參數，避免了重復的建模過程，顯著提高了計算效率。

2.2 改進設計合理性并檢查沖突

在開展城市高架橋梁設計工作時，BIM技術可以準確地檢查項目并正確計算工程量。在仿真過程中，如果在工程圖中發現錯誤，可以及時進行更改，還可以創建物料清單，將模型生成的清單與2D工程圖進行比較，并在工程量統計期間發現各種問題。同時，BIM技術還可以進行沖突檢查。在高架橋梁設計過程中，來自各個領域的設計人員傾向于選擇2D圖形進行溝通，有時可能難以滿足項目的直觀性和一致性要求，然而BIM技術可以優化和集成模型，并分析各種問題以避免在施工過程中出錯。

2.3 完善施工計劃

利用BIM技術可以創建詳細的信息模型，并將該模型用作開發和改進城市高架橋梁施工計劃的基礎。在進行高架橋梁設計工作時，可以選擇BIM技術來模擬橋梁施工過程，顯示施工計劃中的差異，更好地指導施工計劃的編制，實現施工計劃的優化并顯著提高施工效率及施工質量。

2.4 正確計算工程量

在傳統的城市高架橋梁設計中，主要是手動使用工程CAD圖來計算工程量或使用成本核算軟件，這兩種方法會產生更多的工作量并且更容易出錯。如果在橋梁設計階段使用BIM技術構建高架橋梁模型，則該模型可以作為計算工程量的基礎，使用BIM技術構建的高架橋梁模型可以包含高架橋梁的所有結構信息，然后使用計算機讀取每個橋梁組件，相關的技術數據信息就可以顯示在表格中。

3 BIM技術在城市高架橋梁施工階段的應用

3.1 場地規劃

城市高架橋梁施工環境復雜，對施工現場的要求很高。在初始施工階段，可根據項目創建標準化的高架橋梁模型數據庫，并使用Google Maps覆蓋數據庫中的城市高架橋梁模型，以生成施工現場的3D場景。在3D場景的指導下，可以在室內進行施工通道的規劃以及施工設備、攪拌站、物料存儲區域等的位置選擇，并可以通過內業規劃和實際工地結合確定最佳施工方案，以進行文明施工。經過合理的規劃，一方面減少了現場工作量，另一方面提高了施工現場的規劃設計效率，也增加了項目建設帶來的經濟效益。

3.2 施工模擬

使用BIM技術結合時間屬性可以使城市高架橋梁施工的整個過程實現可視化建模和動態模擬。通過對施工過程進行模擬，可以識別出施工過程中的問題，確定施工計劃是否可行，制訂節省施工材料、能源和勞動力的有效施工方案。此外，還可以根據模擬的施工過程分配現場材料，確定進入現場的材料和施工設備的順序和數量，并根據現場施工進度表部署施工材料和施工設備，以提高橋梁施工期間的工作效率。

3.3 工程量統計

在使用BIM技術建模時，每個橋梁組件都被稱為軟件的“族”文件，如墩、梁、樁基等。“族”文件是一個獨立的文件，并且每個“族”文件都有對應的代碼。通過調用“族”文件進行仿真，可以獲得整體的高架橋梁模型。然后，可以通過對“族”文件對象進行編碼來執行有關橋梁工程量的統計，并且可以使用統計功能來實現有關單個組件、組件類型或工程量的統計。此方法不需要在傳統的2D圖形上進行手動計算，從而提高了計算的準確性和效率。

3.4 三維技術交底

在建造城市高架橋梁項目時，有許多類型的結構。傳統的技術交底基于2D平面，由于尺寸限制，無法充分突出設計信息。利用BIM技術進行橋梁3D建模，可以顯示各種參數、樣式和位置信息，實現三維可視化交底，從而提高了現場施工的準確性，并減少了傳統的技術交底中的信息不足問題。

3.5 施工進度、質量控制和管理

城市高架橋梁施工過程復雜，總體規劃困難，難以有效管理施工進度。通過采用BIM技術創建的3D可視高架橋梁模型來模擬施工過程，有助于有效監控建筑的總體進度，掌握施工過程的細節，動態調整施工過程并解決問題，以確保橋梁施工過程中對每個細節進行控制，從而提高施工質量。

4 BIM技術在城市高架橋梁運營管理中的應用

在運營管理過程中，城市高架橋梁容易受到許多因素的影響，并且更容易出現質量和安全問題，因而必須合理進行維護管理工作，使橋梁保持良好的狀態。城市高架橋梁竣工后，設計模型、施工模型和各種信息將存在于數字信息模型中，借助這些信息，運營管理人員可以有效地分析各種風險，了解問題出現的根本原因，從而制訂合理的維護和維修計劃，以及在運營期間將相關信息寫入BIM模型。借助專業軟件可以實現數據記錄的查詢，大幅度提高數據檢索的效率，取得很好的檢索效果。對于現有的安全威脅和安全問題，可以使用BIM模型來提醒，然后及時進行驗證，以確保城市高架橋梁的安全運營。

5 結束語

綜上所述，BIM技術在城市高架橋梁工程中有許多應用優勢，在施工設計計算中可以有效保證計算的準確性，為合理確定工程造價奠定基礎；在施工階段可以為施工過程提供有效參考，保證施工質量；在運營管理階段可以有效提高維護質量，延長橋梁的壽命。因此，施工單位要強化BIM技術在城市高架橋梁中的應用，進一步提高橋梁的整體施工質量。