BIM在桥梁建设管理中的运用

谭西成

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)



BIM在桥梁建设管理中的运用

谭西成

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

为了能够满足大规模桥梁建设的需求，将BIM技术应用在桥梁设计、施工和运维中，不仅提高了工程的安全性和质量，也促进我国绿色生态的建设，还在一定程度上降低了施工的成本，促进社会发展。

BIM技术；桥梁设计；桥梁施工；桥梁运维

一、背景

随着我国经济的快速发展，基础建设发展取得了令人满意的成绩。但目前桥梁建设项目管理面临较多的问题与挑战，主要表现如下：一是施工作业协同方式落后；二是边勘察、边设计、边施工的项目多，设计变更频繁；三是传统施工技术及管理模式难以解决大型复杂工程的施工难点。建筑信息模型(BIM)的出现，让工程建设者们找到了合适的解决方案。近年来，国内外对BIM技术的研究工作可谓如火如荼，BIM在国内也得到了飞速地发展，其影响也越来越深远。BIM技术目前主要应用于建筑工程领域，在桥梁工程方面也有少量应用。桥梁工程往往投资大、施工周期长、施工管理复杂，这就要求对桥梁施工过程进行信息化管理，以提高工程项目的管理效率和质量。因此，应用BIM技术进行施工模拟以指导设计和施工，以提高项目管理的效率是非常有必要的。

二、BIM在桥梁设计中的运用

我国桥梁的数量每年都不断增加，并且规模也变得越来越庞大，桥型越来越复杂，设计难度不断提升。为了能够满足桥梁设计的需求，人们将BIM技术应用在了桥梁设计中，这不仅提高了桥梁设计的效率，还在一定程度上降低了风险和提高了质量。

(一)BIM与初步设计

桥梁初步设计主要是确定桥梁的总体结构与桥式类型，这是桥梁工程初步设计的最重要的环节，这不仅关系施工工艺，还决定了桥梁的造价。桥型与桥跨的布置与桥梁的位置以及结构保持着紧密的联系。在桥梁初步设计方案的过程中，设计者充分考虑安全、经济、美观、可靠而设计多个方案，选择出最优的设计方案，由于设计图纸是二维，评价最优方案设计时，难于从全局把握。如果将BIM理念与技术运用在初步设计中，建立融入地形地貌的三维可视化模型，快速选择出最优的设计方案。三维可视化让设计者可以及时发现设计方案的不足之处并迅速解决，并且可以定期对相关图纸等及时更新，有利于设计方案符合实际工程情况。通过建立BIM三维可视化模型，为设计者与业主提供了广阔的交流平台，使大型桥梁工程的初步设计工作能够高效的完成。

(二)BIM与施工图设计

桥梁工程中初步设计工作完成后，还需要对桥梁的技术以及施工图进行仔细设计，这要求设计者对最优设计方案从全局和细部构造进行的详细分析处理，此环节是桥梁设计中最复杂的环节，往往工程中的设计变更均来源于对此环节为充分考虑。施工图设计中，设计者过去无法建立三维模型，导致设计者对钢筋的碰撞无法检测，波纹管与钢筋的交叉也无法预知，这往往导致设计变更及施工质量的低劣。将BIM技术软件引进施工设计中，设计者可以进行碰撞检查，将施工图中交汇的钢筋进行移动，避免钢筋损伤波纹管与预埋位置的偏差影响结构的安全。三维模型的建立很大程度上减少了设计工作人员的失误，节省了时间，使工程的成本投入也相应的减少，合理的使用资源，提高了经济效益。

三、BIM在桥梁施工中的运用

二十一世纪初，我国在东部和中部的桥梁建设中取得了举世瞩目的成就。十三五计划期间，我国即将大力发展西部地区，西部地区地势决定西部必然要修建较多的特大型桥梁。特大型桥梁施工难度大、施工周期长和施工风险高，如果将BIM技术运用到特大型桥梁施工中，模拟施工和动态控制必然能够降低施工风险，提高施工质量。

(一)模拟施工

将BIM技术运用于特大型桥梁施工中，对于提高其的安全性具有非常重要意义。BIM工程师可以提前通过使用BIM相关软件，对在桥梁施工过程中一些危险系数较高的工序进行模拟，桥梁施工中风险较高的部分：0#施工、最大悬臂状态施工、边跨合拢、中跨合拢和挂篮移动等。将风险较高的工序提前告诉桥梁施工人员，使施工人员了解每个施工步骤所需要注意的问题，同时提出回避风险的措施，避免危险的发生。例如在某连续刚构桥施工时，桥梁采用悬臂挂篮施工，1#施工完毕后，施工队伍需要前移挂篮，挂篮移动时，如果挂篮左右移动速度不一致、挂篮锚固系统不牢固和焊接质量不满足规范要求，挂篮极易出现倾覆风险。基于这种情况，施工人员在进行挂篮移动施工前，BIM工程师可以先利用软件对挂篮移动过程中所发生的倾覆情况进行模拟，确定风险发生概率，并制定避免事故发生的专项措施。做好防范措施，保障相关施工人员的人身安全和施工质量。

(二)可视化施工

BIM工程师利用BIM相关软件建立的三维模型后，通过BIM软件所独具有的可视化功能向桥梁施工人员讲述该桥梁的施工工序，并对复杂的工序做专项讲解，对高风险工序提出降低风险的措施，以此来避免施工人员采用与设计图纸有出入的施工方法。可视化施工还有助于进一步完善桥梁设计图纸，BIM在建立三维模型时，若发现图纸中钢筋碰撞地方较多，可以向施工单位反映，以便设计单位能够及时修改图纸，避免工期的延误。BIM工程师通过可视化和以往的工作经验指出施工图纸中与实际情况不相符的地方，并对这些地方进行探讨，提出与实际更接近的最优的设计方案。例如在某斜拉桥桥塔施工时，异性桥塔(椭圆型塔柱)中的普通钢筋和预埋波纹管有多处向碰撞，BIM工程提前发现问题，设计院及时作出施工变更，避免预应力的钢筋偏离使桥塔处于受力不利状态。

四、BIM在运维中的运用

随着科技的发展，互联网、BIM技术和云计算技术已经得到了的应用，这些技术对

桥梁运营维护在可视化管理、效率和质量方面会积极的影响。人工智能目前在计算机领域内，得到了愈加广泛的重视。人工智能的研究是高度技术性和专业的。将人工智能与BIM结合是当前桥梁健康监测的必然趋势，自动采集数据和自动分析，确保桥梁健康运营。

五、展望

BIM作为桥梁建设的新技术，在欧美等发达国家应用较早，相关制度也比较完善，在我国投入应用的起步较晚，但是已经在全国范围内引起国家相关部门重视，BIM对十三五期间的基础设施建设管理也很有帮助，必然能够为我国桥梁建设带来巨大的福利。将BIM技术运用到桥梁建设中，能够从设计、施工和运维三方面上提高施工质量，节约资源，提高建设效率。促使我国由交通大国向交通强国迈进。

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[2]龙腾，唐红，吴念，等． BIM技术在武汉某高架工程施工中的应用研究[J]． 施工技术，2014(3)：80-83．

[3]中国BIM培训网． 市政工程为什么要用BIM技术[EB/OL](2016-01-08)

[4]李红学，郭红领，高岩，等． 基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J]． 工程管理学报，2013(6)：48-52.

谭西成(1992.07-)，男，汉族，重庆交通大学，2016级建筑与土木专业研究生，研究方向：桥梁检测与加固。