BIM技術在橋梁鋼結構制造和施工中的應用

朱桂琴

（甘肅一安建設科技集團有限公司，甘肅 蘭州 730060）

0 引言

在橋梁鋼結構制造和施工中，使用BlM技術可以為技術提供一定的科技支持，更好地反映制造和施工中各個環節的情況，使各部門之間可以更好地進行溝通與交流。本文僅就BIM技術在橋梁鋼結構制造和施工過程中的應用展開深入的探討。

1 BIM技術在橋梁鋼結構制造過程中的重要性

1.1 在BIM模型構建中對設計成果進行審核

應用BIM技術，可對設計成果進行審核，建設單位、設計單位十分方便查找設計過程中存在的空間布置問題，并及時整改，防止不必要的變更情況出現。對于原設計為平面的，則需在BIM 技術中轉換成三維立體模型。直接采用BIM技術設計的，就顯得更加方便，設計人員自己就可對空間布置問題進行查找。

1.2 展示更加立體的三維空間模型

應用BIM技術構建的三維空間模型，可以幫助相關工作人員對施工項目的具體情況、外形及不同鋼結構部件所使用的位置進行全面地了解，防止工程實施過程中發生不必要的失誤。施工技術人員通過對橋梁桿結構三維模型進行認真的分析和研究，對設計出來的施工計劃再進行科學、合理地調整，最終起到間接革新設計方案的目的。不僅如此，工程師還能夠通過模型，為設計方案提供更多的數據支持和幫助。

1.3 提高驗收工作的效率與水平

將具體的施工內容加入到BIM模型中，可以為后期的竣工驗收等各項工作打下良好的基礎以及提供強有力的數據支持，也可以保證竣工驗收之后的質量符合相關的要求。眾所周知，橋梁建設項目施工現場十分復雜，許多地方人去不了，而BIM模型中，人們可以“進入到”自己進不去的地方，幫助竣工驗收工作向著精細化的方向發展和前進，并進一步提升竣工驗收工作的質量與水平。

2 鋼結構在生產加工中所存在的問題分析

（1）鋼結構生產加工的過程中，無論是成型、加工、安裝，還是具體的施工，每一個階段都包含著大量的信息。例如：不同鋼部件的具體尺寸以及材質，不同鋼部件的拼接方式以及相對的位置等，如果所有的信息都應用紙質文本記錄，此項工作會非常的繁重；在加工生產過程中，多個部門之間無法進行信息的傳遞，為后期的安裝工作帶來了許多困難。另外，如果沒有對這些數據進行有效地管理，也會對鋼結構的生產加工水平與效率產生不利影響。

（2）鋼結構零部件數量龐大，結構復雜。例如：鋼結構中的連接板、栓釘、細長桿件等，這些具有細小性特點的構件非常容易出現丟失或者是混裝等情況；在安裝中，這些零件如果出現了墜落問題，則極有可能會給相關工作人員的人身安全帶來威脅。對此，必須應用科學的方法，進一步地提升鋼結構施工組織中的管理水平。

（3）鋼結構橋梁工程中，鋼結構構件的數量多，類型復雜，甚至還有一些異型結構的存在。眾所周知，橋梁建設項目具有施工時間長、工序復雜、工程量龐大等特點，而且橋梁跨度極大，在施工現場需要應用拼接等方法，將不同的構件完整地連接在一起，最終形成一個整體。如果工作人員沒有對每個構件進行分類及編號，則極有可能會出現混裝問題，對工程最終的質量會帶來影響。

目前，BIM技術在各個行業、各個領域中得到了廣泛的應用。BIM模型作為信息輸入以及管理中最有效的載體，可以將設計、加工、生產、安裝、施工等多個環節所產生的信息完美地連接在一起，進一步地提高管理的水平與效率，對工程的具體施工給予充分的指導和幫助，可以讓大量的信息順利地在工程參與方之間傳遞，時效性更強。將BIM模型與鋼結構加工生產以及具體的安裝工作有效地連接在一起，將BIM技術的作用和對數據信息管理方面的優勢全面地展示出來，幫助施工單位制定出具有科學性與合理性的施工計劃與方案，并且對施工過程中的一些重點和難點部分，及時選派工作人員進行專業指導，減少和降低各個參與方信息斷層問題發生的可能與概率，更是防止信息孤島問題的出現[1]。另外，對于那些非常關鍵的構件，還可以進行實時跟蹤，了解構件在加工、生產以及安裝過程中的實際進度，最終保證工程的高質量完成。

3 BIM模型的創建及深化

現如今橋梁設計單位所提交的圖紙都是二維圖紙，通過應用BIM技術可以將二維圖紙變為三維模型，并且在建模的過程中，不斷地復核設計、優化設計等[2]。

（1）創建弦桿模型。

當工作人員在創建弦桿模型過程中，需要考慮工廠加工制造過程中的要求，還需要對模型提供雙孔錯位問題，之后應用單車栓孔分開創建的方法進行模型的建設。圖1為弦桿建模節點螺栓處理圖。從圖1可以看出，弦桿節點螺栓的處理方法得到了創新，對桿件與拼接板雙孔處出現的問題進行妥善地解決。建模過程中，拼接板的另一側雙孔之間并沒有過多的關系，所以通過模型就能夠測量該側桿件引起的偏差值，為不斷對設計進行優化與革新提供了數據支持和幫助[3]。

圖1 弦桿建模節點螺栓處理圖

（2）橋面板塊。

在進行橋面板塊建模的過程中，還需對各個單元的出圖進行分析。對整體橋面板塊的出圖進行研究，需采用輔助構件的方法。各個單元以子構件形式附在輔助構件上面，并有效解決縱梁、橫梁與整體拼裝圖和模型之間的對立關系。

（3）設計溝通。

在建模過程中，通過模型的校對、核準，可以迅速地找到設計圖紙中所存在的問題，即建模的實際過程也是復核設計的關鍵方法。通過具有可視化特點的三維模型與設計溝通，可以將設計問題真實地展現出來，大幅度地提高與設計溝通的水平與效率，讓溝通的準確性得到保障[4]。

（4）圖紙管理。

通過應用BIM模型，能夠獲得創新與深化之后的圖紙，再通過圖紙工具進行零件尺寸的實際標注以及解釋，最終得到了更具準確性的設計圖紙。

4 BIM技術在工廠制作中的實際應用

（1）數控文件的輸出。

將模型作為基礎，經過選擇過濾，設置即將排版零件的板厚、材質的主要參數等，以最快的速度選擇相同類型的零件，并且輸出數控文件。

（2）數控排版套料。

把數控文件以批量式的方法，加入到專業套料軟件中，再以最省料模式進行排版套料[5]。

（3）套料結果的輸出。

套料排版結束之后，所有的零件全部排列在虛擬鋼板上面，再輸入與之相對應的加工程序以及排版圖紙，用于車間數控的切割，與傳統的人工繪圖進行比較，發現二者之間有著很大的差異，自動套料輸出數據程序及排版圖，大幅度地提升了工作水平與效率，且減少了錯誤問題的出現。

（4）加工過程中的實際應用。

工廠中的加工，主要就是運用數控程序導入數控切割機，再進行鋼板的切割工作。專業的工作人員通過模型以及圖紙中的內容，將切割之后的零件焊接成為了構件。BIM技術的合理應用，可視化的特點幫助工作人員以最快的速度將工作的實際內容進行全面了解和明確，還能夠讓工作人員了解構件拼焊的主要順序，不會出現茫然無措等情況[6]。

5 BIM技術在橋梁鋼結構施工現場的具體應用

鋼結構橋梁施工現場BIM技術的應用，主要是施工信息與BIM技術模型動態聯合集成的過程，并隨施工的展開進行更新以及輔助項目的具體實施進行有效地管理。

（1）對施工進度加大管理的力度。

通過對進度管理中的要點和重點內容進行分析，發現主要是4D施工模型的創設，應用Project創建WBS以及進度計劃，并且導入4D-BIM平臺，之后將多個BIM軟件模型數據進行有效地整理，再進行4D模型的聯系，集成施工信息，最終真正地完成實物模型的建立工作。模型建立工作結束之后，再通過BIM平臺，進行施工的模擬以及進度的研究，將施工的主要工序以及施工過程全面展示出來，并將最終的結果作為基礎，制作報表，為快速地發現進度計劃中所存在的問題打下基礎[7]。

（2）施工狀況的管理工作。

工況管理工作的主要內容包括：施工過程中工況信息的錄入、查詢、深入的分析以管理等，可以通過4D-BIM平臺真正地實現信息的共享以及公司的遠程管理[8]。

（3）安全監控管理工作。

通過對結構進行如實的計算，找到關鍵監控點的主要位置，BIM模型中有對應位置設計數據點，通過布置應變片，把相關的數據加入到監控點中去。通過該點就可以真實地查詢到具體監控數值以及理論設計數值，具有可視化特點的信息模型將查詢的效率與水平提高到一個新的層次[9]。

6 結束語

現如今建筑施工行業正在如火如荼地發展，我國的BIM技術正處在探索階段。BIM技術理論還需要與具體的情況相結合，并且對現場實際要求進行深入了解。在具體應用的過程中，將出現的問題妥善地解決，真正地落實到實處，才能夠將其作用和優勢、價值全部地發揮出來。相信隨著時間的推移，相關工作人員對BIM技術鉆研與分析會不斷地深入，會使BIM技術的優勢更好、更充分地發揮出來，助力建筑施工行業高質量發展。