桥梁工程全生命周期BIM技术应用

 摘要：BIM技术在桥梁工程方面拥有着广阔的应用前景，因此研究其在桥梁工程方面的应用至关重要。本文从设计、施工、后期运营三个阶段对BIM技术在桥梁工程全生命周期中的应用进行了深入的分析研究，清晰地阐释了BIM技术在桥梁工程中的应用现4 % . A K状。本文通过对应用现状的分析，发现BIM技术在桥梁工程中的应用存在些许不足，对其未来在桥梁工程的发展9 6 . F ? 8应用提出了一些建议。

关键词：BIM技术，桥梁工程，全生命周期，应用引言近年来，随着我o l S x K T & !国基建行业的迅速推进和发展，BIM（BuildingInformationModeling）技术，即建筑信息模型技术，作为当前建筑工程领域的热门技术之一，已经取得了广泛的研究和应用。尤其在我国的房屋建筑工程中，已经得到了很好地x s - ` M应用，如中国尊. R x d & : E V 0、上海中心大厦、国家会展中心等大型工程，BIM技I K : 0 n术在其建设过程中都发挥了重要的作用。但在我国的f h z l 3桥W l V O Y z @ k H梁工程中，BIM技术的应用却仍未a . n l { 4 w全面展开。与房屋建筑结构相比，桥梁结构更为复杂p J e B ] # n ?，在受力分析、结构设计等方面要求A 9 | )更高，所以在设计阶段会不可避免地出现或多或少的问题，进而影响了施工质量、成N ( Z % L 3 U本、进度等。BIM技术的出现可以很好地解决桥梁工程中出现的各种p 1 = 6 % _ 7 j难题，从建设项目设计伊始就能够发挥巨大的作4 m W ? ` G用。1W x B / J w tBIM技术在设计阶段的应用桥梁设计主要分为“预可”阶段、“工可”阶段、L % j初步设计、技术设计、施工图设计阶段。（1）在“预可报告”中，通过设计不同的桥型方案，对其工程造价、投资效益和回报等相关问题进行初步的估算。本阶段通过建设不同的桥梁模型能够对不同的方案进行初步的工程造价和效益估算。而且可以对其周边的A % f ~ D W V A地形进行模拟创建，在美观、环境的保护和可持续发展等方面也能够为设计者提供参考和建议，以便于选择更合适的桥梁方案，提高桥梁项目顺利通过的效率和可能性[1]。（2）“工可”阶段，利用BIM技术能够在桥梁的建设规模、施工工艺、设备性能对比、环境等多个方面实现可视化。如使用Revit等BIM软件建立的桥梁模型不仅可以使设计? t R p人员直观准确地了解桥型设计方案（如图1），而且还能对桥梁模型中的材料、尺寸等信e 6 *息进行编辑，从而使设计人员能够更清楚地从桥梁施工技术、成本的控制、工程的状况等多个角度对项目\ , i进行调查研究和分D f d % ~ i R # ,析比较。O L / D（3）在桥梁的初步设计阶段，利用BIM技术b D z 5 9 P ? 0 l能够轻松地完成建筑材料以及工程量的统M ? C 7 N & / X计，为编辑施工图设计文件、施工准备等提供依据。同时也能够通过BIM模型来检查图纸的准确性，避免施工过程中发现错误修改图纸导致的工期延误，以及由此产生的工k ] r程浪费。（4）对于复杂的特大桥、互通式立交桥、新型的结构桥梁等都需要进行技术设计。通g i q X B K \过BIM技术对桥梁的结构进行深化设计以及局部的细节处理，工程的设计方- # 8 o ~ p j ) o案也会随之改变，Bl 6 J a r ; fIM技术协同化的特点可以做到设计实时更新。当工程的设计方案进行了更改的同时，工程量也会随之进行更新，大大的| l g % = n n u ,节省了设计人员重复的工作，极大的提高了设计效率，将设计人员从枯燥的计算中解放出来，可以专注于桥s 4 j I梁设计本身。（5）桥梁施工图设计，该阶段中，BIM技术的数字化、可视化等特点能够发挥很大的_ Z y作用。该阶段需要对桥梁W E y $ , R结构强度进行仔细的计算，确保桥梁结构的强度、变形等) u K条件能够满足运营要求。人为的设计不但费时p q | E `费力而且很容易出现计算失误，利用BIM技术能够快速准确计算桥梁配筋、截面以及形状等相关数据，而且系统会自动生成详细的报表，查看时一目了然。即使出现错误，也能够很快\ ) Z F h的改正[6]。2BIM技术在施工阶段的应用BIM技术在施工过程中能够实现可视化技术交底，便于更好地准确地传达工程设计人员的要求1 ` !和意图。此外通过BIM技术可以建立统一的桥梁管理信息平台，对桥梁建设工程进行实时的动态管理和监控。桥梁施工管理不仅包含施工单位，同时包括了建设单位、设计单位、监4 P R \ Y B ?理单位、材料供应单位等。各单位之间信息协调时的效率问\ & R d m h题一直都是桥梁工程在建设施工过程中的一\ z , : i :大难题。BIM技术的统一管理平台能够归纳各单位之间的信息[2]，达4 } T T Z ( C { L到数据共享、信息集成，使o ( b S h各单位更好的协调，服务于工程项目，大大提高了工程的建设效率。在桥梁建设过程中，也可以利用BIM技术进行辅助工作。通过建设BIM施工模型，施工人员可以更加直观地了解工地( 0 v G G d的现状，从而进行场地的设计、调整: ) / 2 2 V，优化施工现场的管理，O o X `有效地保障和提高施工的效率。许多桥区的地形险峻，良好的桥梁施工场地环境管理是重中之重[3]。利用BIM技术能够模拟地形、做出精确的地质模型，为桥梁施工场地的环M v t P G境选择和利用G T H M 7 * 0 v提供依据。同时也可以在电脑上进行灵活的现场布置，不仅可以为工人营造良好的桥梁施工环境& f f N ] 1 =和氛围，确保工人的安全，而且还可以提高桥梁施工的效率和质量。通过桥梁施工场地模拟还可以对施工工人进行安全方面的指导和培训，提高工人的安全意识。工程中造价管理是十分重要的一环，BIM技术还可以实现造价管理，这与之前的BIM模型息息z B + u相关。y w W C g ; : O通@ E . % Q #过BIM模型，可以计算各个阶4 2 6段的施工物资用量，预知项目盈亏情况，通过之前BIM技术生成的报表与施工现场材料用量进行对比，实现成本的动态控[ K 6 S { e制。3BIM技术在运营阶段的应用目前BIM技术的研究和应用更多的集中于桥梁工程的规划设计及施工的前期阶段，对于后期的^ 5 9 p U桥梁工程运营阶_ r Q段的应用尚不成熟。现在后期运营很大程度上是人工操作进行数据采集和常规检查[5]，管理效率低下，在我国桥梁检测行业发展如此迅q r w ; ]速的时( D ^代背景下，人工的检测难以有效的应- ( E付如此海量的桥梁工程信息数据收集、管理以及对病害的检测和评估。BIM技术在桥梁运营方面的应用相比于人为管理展现了诸多的优势。我国主要依靠CBMS（Chi⁃naBridgeManagementSystem即“中国公路桥梁管理系统”）对桥梁进行运营维护。但是由于我国桥梁众多、情况复杂，而且桥梁的评估体系并不完善，加之信息不能够第一时间准确的搜集，使得桥梁运营g _ % K ] E S管理系统还存在一些不足。BIM技术的信息即时更新能够有效地弥补目前CBMS存在的缺陷。若是能够将BIM技术与桥梁的运营紧密结合，就能够使CBMS系统得到更有效地应用[4]。除此之外，在桥梁的日常安全管理方面，采用BIM C l v IM技I ~ a v G q术的桥梁安全管理系统能够有效地将桥梁构件( e ( ! \ D U的所有数据结合起来，可以实现对桥梁的实时监测。利用BIM的可视化特性以及情景动画模拟可以提出应急预案，并对工程人员进行相关的应急培训，在桥梁的安全应急管理方面就能够发挥非常重要的作用。当面对不可抗力、交通事故等突发性事件时，给出安全完整的应急措施。未G E ; P , 7 7来BIM技术在桥梁运营维护方面的应用无疑会更加广泛。4结语BIM技术以其协调性、可视化、模拟性、优化P \ : u性和可出图性展现了其巨大的优势。本文研究分析了BIM技术R o S \ e [ S在桥梁工程全生命周期中各个阶段的应用，得出在设计阶段和施工v D 1 o ?阶段应用较多，但是在后期运营管理阶段应用较少。较房屋建筑工程而言，我国BIM技术在桥梁工程方面的应用仍然不够全面深入。另外研究发现，桥梁BIM建模软件种类繁多，难以确定核心建模软件，不利于BIM技术的推广[7]。且BIM建模主要依靠国外的BIM软件，想要与国内管理软件顺利对接W ] \ N F，不仅要考虑到我国的国产软件与A x p Y b .国外软件之间的兼容问题，而且需要进行大量的二次开发，给BIM技术在桥梁工程方面的应用造成阻碍，BIM技术的不完善在一定程度上制约了BIM技术在桥梁工程中的应用和发A r _ d展。总) $ _ @ F `之，在桥梁工程中，BIM技术的推广，5 D 9 j E核心BIM软件的确定，BIM技术与桥梁运q N N 7 $ . O营管理软件的结合，以及相关规范的形成等，可以加快BIM技术在桥梁工程全生命周期中的应用，为我国的桥梁工程事业快速发展插上腾飞的翅膀。