智能橋梁建設(shè)和管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

黃曉暉

摘要： 現(xiàn)階段， 我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)， 橋梁工程作為交通系統(tǒng)中的重要組成部分， 是我國(guó)十分重要的基礎(chǔ)工程， 橋梁工程技術(shù)的快速發(fā)展， 可以為我國(guó)橋梁工程領(lǐng)域建設(shè)注入新的動(dòng)力。本文結(jié)合現(xiàn)有的BIM技術(shù)， 利用其參數(shù)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)、 可視化技術(shù)優(yōu)勢(shì)、 動(dòng)態(tài)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)， 為傳統(tǒng)類型的橋梁施工補(bǔ)足短板。同時(shí)， 針對(duì)BIM技術(shù)在現(xiàn)有橋梁工程的每一道施工環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析， 說明技術(shù)優(yōu)勢(shì)， 并為橋梁施工建設(shè)設(shè)定一個(gè)更加高效、 科學(xué)的新型操作思路， 以供參考。

關(guān)鍵詞： BIM技術(shù)； 橋梁建設(shè)； 智能施工； 工程管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20240250

現(xiàn)有的BIM技術(shù)， 又被稱為建筑信息模型。在早期階段， BIM技術(shù)是一種以3D模型為基礎(chǔ)， 提取2D模型信息的技術(shù)， 主要用途是提升工程圖形的繪制作業(yè)效率。在新時(shí)期， 軟件技術(shù)工程持續(xù)且高速發(fā)展， 可將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程中。通過該技術(shù)的應(yīng)用， 可以成功模擬出建筑模型， 工作人員可以更加快捷地對(duì)后續(xù)施工計(jì)劃做出準(zhǔn)確調(diào)整， 并對(duì)各項(xiàng)資源進(jìn)行合理配置。在對(duì)施工作業(yè)質(zhì)量加以驗(yàn)證后， 工作人員還可利用該技術(shù)對(duì)施工方案中所有的重點(diǎn)和難點(diǎn)環(huán)節(jié)做出必要的優(yōu)化和調(diào)整， 為項(xiàng)目施工方案提供準(zhǔn)確性保障。除上述內(nèi)容外， BIM技術(shù)還可以對(duì)所有施工環(huán)節(jié)的實(shí)際施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制， 并通過可視化監(jiān)管的方式， 對(duì)工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)工藝做出適度優(yōu)化， 既可控制整體的施工成本， 還可以為現(xiàn)場(chǎng)施工人員提供生命與財(cái)產(chǎn)安全保障。

一、 BIM技術(shù)的原理

BIM技術(shù)以數(shù)字化編碼為核心， 借助特定技術(shù)參數(shù)， 可準(zhǔn)確繪制出建筑模型的基本框架。例如： 在繪制任一建筑工程中的門窗結(jié)構(gòu)時(shí)， 如果使用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件， 只能通過尺寸參數(shù)和所處位置信息完成繪制任務(wù)， 但施工建設(shè)所用的材料材質(zhì)信息以及其他方面的參數(shù)依舊需要其他參建部門參與， 才能完成整個(gè)方案的設(shè)定。在工程項(xiàng)目的傳統(tǒng)流程中， 任何一個(gè)環(huán)節(jié)的修改都可能導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目重新來過， 這無疑是對(duì)時(shí)間和人力資源的巨大浪費(fèi)。這種反復(fù)修改、 返工的現(xiàn)象， 不僅會(huì)增加項(xiàng)目的成本， 還可能導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)度的延誤。然而， 隨著科技的發(fā)展， BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生， 為工程項(xiàng)目帶來了革命性的變革。通過使用BIM技術(shù)， 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以在設(shè)計(jì)的初期階段就充分利用項(xiàng)目施工參數(shù)， 一次性完成所有的繪制任務(wù)。而且由于BIM技術(shù)的精確性， 所建立的模型幾乎不會(huì)出現(xiàn)誤差， 從而避免多次返工的情況。因此來說， BIM技術(shù)不僅大大提高了項(xiàng)目效率， 也節(jié)約了寶貴的時(shí)間和人力資源。

二、 BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

新時(shí)期， 我國(guó)橋梁工程的總體施工效率極高， 世界排名相對(duì)靠前。但是在實(shí)際施工作業(yè)期間， 仍然存在一定的問題， 如： 在材料管理方面、 人工勞力預(yù)算方面存在計(jì)算不準(zhǔn)確的情況； 部分項(xiàng)目施工完成后才發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量不合格， 需要重新設(shè)計(jì)工程的各項(xiàng)內(nèi)容， 然后再重新施工， 造成嚴(yán)重的浪費(fèi)。

針對(duì)上述問題， 使用BIM技術(shù)后， 可以對(duì)施工過程進(jìn)行有效模擬， 整體掌控全部施工環(huán)節(jié)， 并與各部門開展協(xié)同作業(yè)， 如此不僅能大幅提升施工效率， 還可以保證橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)的安全， 并確保后續(xù)其他施工環(huán)節(jié)的建設(shè)質(zhì)量。從具體的應(yīng)用角度分析， BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)如下：

第一， 現(xiàn)有BIM技術(shù)是一種三維模型的專業(yè)繪制技術(shù)， 與傳統(tǒng)形式的二維技術(shù)相比， 在模型的可視性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。同時(shí)， 它還支持在每個(gè)施工階段及時(shí)查看三維模型信息， 確保橋梁施工任務(wù)的所有內(nèi)容都清晰、 準(zhǔn)確， 以此為基礎(chǔ)， 工作人員可以對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)行更加高效的掌控。

第二， 現(xiàn)有BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中具有十分明顯的動(dòng)態(tài)性優(yōu)勢(shì)， 在準(zhǔn)確掌握不同時(shí)刻模型信息的同時(shí)， 還可以以系統(tǒng)信息庫為基礎(chǔ)， 對(duì)工程建設(shè)模型中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行妥善處理和精準(zhǔn)分析， 并對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行備份。在此期間， 當(dāng)項(xiàng)目的任一環(huán)節(jié)需要變動(dòng)， 其他相關(guān)數(shù)據(jù)均可同步變更。在這樣的情況下， 可確保數(shù)據(jù)內(nèi)容的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性， 對(duì)建筑工程形成準(zhǔn)確的指導(dǎo)。

第三， BIM技術(shù)的卓越功能之一在于它能夠?qū)⒐こ添?xiàng)目中的所有圖示數(shù)據(jù)內(nèi)容和相關(guān)信息準(zhǔn)確無誤地呈現(xiàn)在同一張工程圖內(nèi)。這一特性使得項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在各個(gè)不同的設(shè)計(jì)階段都能夠輕松對(duì)所有項(xiàng)目的生產(chǎn)和建設(shè)資料進(jìn)行高效協(xié)調(diào)。無論是初步設(shè)計(jì)、 深化設(shè)計(jì)還是施工圖設(shè)計(jì)， BIM技術(shù)都能確保各階段的數(shù)據(jù)和信息保持高度一致， 從而避免因信息不一致而導(dǎo)致的錯(cuò)誤和延誤。通過這種方式， BIM技術(shù)為工程建設(shè)質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的保障， 確保了項(xiàng)目順利進(jìn)行和最終的成功完成。

三、 BIM技術(shù)在橋梁施工中的運(yùn)用

（一）數(shù)據(jù)自動(dòng)化管理

將BIM技術(shù)成功應(yīng)用于工程項(xiàng)目的實(shí)際建設(shè)中， 無疑為橋梁行業(yè)帶來了革命性的變革。這種技術(shù)將可視化工具深入到建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié)， 使得我們能夠以更宏觀的視角對(duì)橋梁項(xiàng)目進(jìn)行全面而細(xì)致的管理。通過BIM技術(shù)， 我們不僅可以對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確建模， 還能夠模擬施工過程中的各種情況， 從而提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題。這種自動(dòng)化管理方式不僅提高了施工效率， 還有效滿足了橋梁工程在施工期間提出的各項(xiàng)需求。無論是施工質(zhì)量控制、 進(jìn)度管理還是成本控制， BIM技術(shù)都為我們提供了強(qiáng)有力的支持， 為橋梁行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的CAD繪圖軟件在使用過程中， 在完成工程圖形的繪制任務(wù)時(shí)， 僅可以得到2D圖紙， 即平面規(guī)劃， 在項(xiàng)目建設(shè)的初期階段， 無法以此為依據(jù)， 導(dǎo)致其他部門在后續(xù)工作中會(huì)出現(xiàn)部分施工環(huán)節(jié)脫節(jié)的情況。而在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中， 其數(shù)據(jù)自動(dòng)化技術(shù)以3D模型為核心繪制手段， 在初期階段即可給出更加清晰的模型信息， 與CAD技術(shù)相比， 可以更加清晰地展現(xiàn)項(xiàng)目的參數(shù)信息、 人力預(yù)算信息和項(xiàng)目各建設(shè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息， 并對(duì)關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)切換管理， 既可以達(dá)到節(jié)約物力、 人力的效果， 又可以在出現(xiàn)不利施工信息的情況時(shí)， 及時(shí)提醒相關(guān)人員進(jìn)行修改， 以為后續(xù)施工提供更加安全、 科學(xué)、 全面的保障。

（二）項(xiàng)目施工過程可視化

應(yīng)用BIM技術(shù)， 橋梁施工領(lǐng)域的圖紙繪制階段得以徹底革新。這一技術(shù)為設(shè)計(jì)人員提供了詳盡而全面的數(shù)據(jù)參數(shù)， 使得橋梁設(shè)計(jì)的精度和效率大幅提升。不僅如此， 通過BIM模型， 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還能深入了解施工期間的各項(xiàng)要求， 確保每一個(gè)細(xì)節(jié)都得到充分考慮。值得一提的是， 各部門都能夠根據(jù)實(shí)際需求對(duì)項(xiàng)目參數(shù)進(jìn)行調(diào)整， 從而確保BIM模型與最終建筑之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。這種全面的數(shù)據(jù)支持和跨部門協(xié)作， 使得橋梁施工的質(zhì)量和效率都得到了前所未有的提升， 為橋梁建設(shè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。

（三）BIM技術(shù)可在橋梁施工過程中識(shí)別危險(xiǎn)

在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中， 可以配合虛擬顯示技術(shù)， 對(duì)橋梁工程中的關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行3D模擬及動(dòng)態(tài)演示， 由Navisworks自動(dòng)完成各項(xiàng)碰撞擦拭檢查任務(wù)， 從而生成最終的碰撞報(bào)告， 供設(shè)計(jì)人員參考。例如：

第一， 橋梁工程中， 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線部分， 通過對(duì)工程預(yù)留管道結(jié)構(gòu)與鋼筋材料之間的碰撞檢查結(jié)果分析， 可以提前預(yù)留足夠的碰撞空間。同時(shí)， 還可以對(duì)鋼筋材料的最終敷設(shè)方式進(jìn)行合理優(yōu)化， 保證后期施工方案得到準(zhǔn)確落實(shí)。

第二， 橋梁工程中的承臺(tái)部分施工， 在應(yīng)用BIM技術(shù)后， 即可對(duì)冷卻水管部分進(jìn)行合理布置， 然后再完成碰撞檢查任務(wù)， 即可對(duì)冷卻水管部分、 鋼筋部分、 樁基部分之間是否會(huì)出現(xiàn)碰撞做出有效判斷， 保證項(xiàng)目施工方案的可靠性和可行性。

第三， 在橋梁墩身結(jié)構(gòu)的施工過程中， 需要對(duì)樓梯、 電梯、 建筑輸送管道、 塔吊預(yù)埋件等部分的位置進(jìn)行檢查， 還需要對(duì)預(yù)埋件部分與墩身鋼筋部分、 洞身通風(fēng)孔部分和模板拉筋部分相互之間是否存在干擾進(jìn)行檢查。借助BIM技術(shù)， 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)上述內(nèi)容的碰撞檢查， 并通過二維模型的呈現(xiàn)方式展示出最終的結(jié)果， 并以此為前提對(duì)后續(xù)施工任務(wù)做出合理調(diào)整。

（四）施工過程中算量技術(shù)的合理應(yīng)用

橋梁工程建設(shè)期間應(yīng)用BIM技術(shù)， 即可自動(dòng)將項(xiàng)目材料信息、 數(shù)量參數(shù)、 尺寸信息等核心數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理， 并生成系統(tǒng)反應(yīng)。BIM技術(shù)本身具有十分突出的虛擬化優(yōu)勢(shì)， 不僅可以合理調(diào)整橋梁工程的施工信息， 確保每一項(xiàng)工程參數(shù)都符合國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求， 還能對(duì)橋梁施工進(jìn)行全方位的監(jiān)督管理， 確保施工更加規(guī)范化、 制度化。

BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用具有廣泛而深遠(yuǎn)的影響。在人員管理方面， BIM技術(shù)能夠精確統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目所需施工人員數(shù)量， 根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度和任務(wù)分配合理的人力資源， 避免人力資源的浪費(fèi)或不足。在施工進(jìn)度掌控上， BIM技術(shù)通過精確的時(shí)間軸管理， 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度， 確保項(xiàng)目按計(jì)劃推進(jìn)。同時(shí)， 該技術(shù)還能有效預(yù)測(cè)施工周期， 為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供合理的時(shí)間安排和資源配置建議。在質(zhì)量控制方面， BIM技術(shù)能夠提前識(shí)別潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)， 指導(dǎo)施工過程中的質(zhì)量控制措施， 確保工程質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。最后， 在成本控制上， BIM技術(shù)為項(xiàng)目成本控制工作提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持， 幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合理控制成本， 提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。因此， BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中發(fā)揮著不可或缺的重要作用。

四、 BIM技術(shù)在橋梁運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中的應(yīng)用

（一）橋梁運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中的數(shù)據(jù)管理

BIM技術(shù)在橋梁運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)管理方面， 隨著橋梁建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和橋梁壽命周期的延長(zhǎng)， 傳統(tǒng)的手工記錄和紙質(zhì)文檔已經(jīng)無法滿足橋梁數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)需求。BIM技術(shù)作為一種集成數(shù)字化建模、 信息管理和協(xié)同工作的方法， 可為橋梁運(yùn)營(yíng)和維護(hù)提供更高效、 準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)管理方案。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)橋梁數(shù)據(jù)的集中、 統(tǒng)一管理， 通過建立橋梁的數(shù)字模型， 將橋梁的結(jié)構(gòu)、 材料、 設(shè)備、 維護(hù)記錄等各種信息和數(shù)據(jù)整合到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上， 運(yùn)營(yíng)和維護(hù)人員可以通過BIM技術(shù)快速訪問和查詢相關(guān)數(shù)據(jù)， 減少信息的丟失和錯(cuò)誤， 提高數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)橋梁數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和追蹤， 在橋梁運(yùn)營(yíng)和維護(hù)過程中， 橋梁的使用狀況、 維修記錄、 結(jié)構(gòu)變形等各種數(shù)據(jù)會(huì)不斷地產(chǎn)生和變化， BIM技術(shù)可以將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到數(shù)字模型中， 幫助運(yùn)營(yíng)和維護(hù)人員及時(shí)獲取最新的橋梁狀態(tài)信息， 提前發(fā)現(xiàn)潛在問題， 并采取相應(yīng)的維護(hù)措施， 從而保證橋梁的安全性和可靠性。

（二）BIM技術(shù)在橋梁維護(hù)過程中的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)可以提供全面、 準(zhǔn)確的橋梁信息模型， 包括結(jié)構(gòu)、 設(shè)備、 管線等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)。通過這個(gè)信息模型， 維護(hù)人員可以直觀地了解橋梁的結(jié)構(gòu)和組成， 從而更好地規(guī)劃和執(zhí)行維護(hù)工作。BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)橋梁的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警， 通過傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)， 結(jié)合BIM模型， 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的狀態(tài)和變化。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況， 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)， 并提供詳細(xì)的信息， 幫助維護(hù)人員快速響應(yīng)和采取相應(yīng)的措施， 避免潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)還可以支持維護(hù)計(jì)劃的制定和優(yōu)化， 通過對(duì)橋梁信息模型的分析， 維護(hù)人員可以評(píng)估橋梁的維護(hù)需求和優(yōu)先級(jí)， 制定合理的維護(hù)計(jì)劃。維護(hù)人員可以在BIM環(huán)境中模擬不同的維護(hù)方案， 并評(píng)估其效果和成本， 從而選擇最佳的維護(hù)策略， 并優(yōu)化維護(hù)資源。BIM技術(shù)還可以提供維護(hù)過程中的實(shí)時(shí)指導(dǎo)和支持， 通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)， 維護(hù)人員可以在實(shí)際操作中獲得BIM模型的可視化展示， 以及相關(guān)的維護(hù)指導(dǎo)和說明， 從而提高維護(hù)人員的工作效率和準(zhǔn)確性， 降低出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

（三）BIM技術(shù)在橋梁維護(hù)中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)防措施

BIM技術(shù)可以通過建立橋梁的數(shù)字模型， 對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和評(píng)估。通過模型的可視化和數(shù)據(jù)分析功能， 可以發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的問題、 設(shè)備的故障、 管線的老化等潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)， BIM技術(shù)可以模擬不同的維護(hù)方案， 評(píng)估其對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的影響， 幫助決策者選擇最佳的維護(hù)策略。BIM技術(shù)擁有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)， 通過將傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備與BIM模型相連接， 可以實(shí)時(shí)獲取橋梁的結(jié)構(gòu)變形、 溫度、 濕度等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以與模型進(jìn)行比對(duì)和分析， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況， 并通過預(yù)警系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)， 以便工作人員采取相應(yīng)的措施。BIM技術(shù)還可以輔助制定維護(hù)計(jì)劃和工作流程， 提高維護(hù)的效率和準(zhǔn)確性。BIM模型可以對(duì)橋梁進(jìn)行全面的檢查和評(píng)估， 確定維護(hù)的重點(diǎn)和優(yōu)先級(jí)。同時(shí)， 工作人員可以根據(jù)模型提供的信息， 制定詳細(xì)的工作流程和操作指南， 確保維護(hù)工作的執(zhí)行符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。BIM技術(shù)還可以支持橋梁維護(hù)的信息共享和協(xié)作， 通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)和云存儲(chǔ)系統(tǒng)， 可以將橋梁的相關(guān)信息和維護(hù)記錄進(jìn)行集中管理和共享。不同的維護(hù)人員、 設(shè)計(jì)師和監(jiān)理人員可以在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行協(xié)作和交流， 及時(shí)更新維護(hù)進(jìn)展、 交流問題， 從而提高溝通效率和工作質(zhì)量。

五、 結(jié)語

綜上所述， BIM技術(shù)在橋梁工程項(xiàng)目中的應(yīng)用效果， 高度符合我國(guó)的工程施工安全要求及規(guī)范。同時(shí)， BIM技術(shù)更加關(guān)注人力資源和材料資源的管理， 可有效避免建設(shè)資源浪費(fèi)的情況。因此， BIM技術(shù)是一項(xiàng)有助于處理施工問題的核心技術(shù)， 成功應(yīng)用該技術(shù)可更加有效地發(fā)揮出其可視化優(yōu)勢(shì)， 保證橋梁施工的規(guī)范性、 安全性和科學(xué)性。

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