BIM在桥梁施工中的应用

金拥军

（上海奉贤建设发展（集团）有限公司，上海市 201400）

0 引言

桥梁施工材料成本占工程总造价比例可达60%～70%,材料管控水平是决定项目盈亏的关键因素。随着信息化技术的不断发展和对公路交通行业规范化管理要求的提高,传统的材料管理模式已经无法满足桥梁施工材料精细化管理的需求。因此如何有效将BIM技术应用到桥梁施工过程中，也就成为了相关企业所需要迫切解决的一个重要问题[1,2]。

1 桥梁状况检查

根据我国现有的相关规定和操作规范，高速公路上桥梁状况的检查一般可以分为月检、季检、年检和相关专门性检查四个方面。高速公路桥梁检查的内容主要包括以下三个方面：

（1）检查资料的收集和整理。

（2）桥梁结构尺寸和结构性能检测。

（3）桥梁结构缺陷检测，包括桥梁混凝土外观检查、桥梁结构裂缝检查和桥梁结构变形情况检查等。

2 桥梁施工中存在的问题

2.1 桥况不明

建成多年的桥梁由于技术资料不及时归档或遗漏造成原始资料不全、遗缺；新建桥梁资料不全，桥梁技术状况不清楚等，桥梁原始资料未能及时提供给养护单位，造成养护单位对原始资料不清楚。

2.2 桥面严重超载，超负荷工作

我国现运营的公路桥梁还有许多修建于上世纪八十年代以前，设计荷载等级偏低，与现行实际运行荷载差距较大，承载能力不足，已不适应目前高速公路中交通量增大，超重车、集装车、大吨位车增多的新形势，造成桥梁承受不起日益增长的负荷而成为危桥。

2.3 隐蔽结构上的安全隐患和病害

由于桥梁设计与施工的不合理，桥梁投入运营后，桥梁的隐蔽构件特别是在桥面以下或高空中的构件，在日常养护中没有及时修补形成病害，处理不及时可能酿成大祸。

3 BIM在桥梁施工中的应用

3.1 可视化3D模型的建立

在传统的工程管理模式中，信息传递不够及时，管理过程较为繁琐，而基于BIM技术的结构模型，能够更直观的展示桥梁结构信息，大大加强在项目管理过程中的信息传递，提高了工程管理效率。在设计阶段，将二维施工图纸上用线条表达的构件形成一种三维的立体模型，模型搭载了桥梁构件的尺寸、钢筋、混凝土材质等信息，实现桥梁工程构件的数字化展示，通过与相关软硬件结合直观的演示出来。项目实施过程中的所有讨论、沟通、计算、决策都是在可视化的状态下进行。

技术人员通过BIM模型的演示，在钢筋加工、钢筋绑扎、模板安装之前对现场管理人员及工人进行交底，其高精度的三维电子模型提高了施工人员对桥梁结构的信息接收效果，更有利于减少在交底过程中的信息损耗和缺失。

3.2 桥梁的日常养护和定期检测中需对发现的病害信息进行现场拍照并登记到纸质记录本上，再进行相关内业工作

BIM平台会根据现场监控检查和人员的监测得到桥梁病害的资料，随着不同职能在平台的不同等级权限的逐级上报，及时提醒主要负责人处理，再由负责人逐级处理反馈给相关同事，及时处理桥梁病害问题。桥梁病害发现上报反馈的同时，BIM平台会自动生成报表和相关记录资料，并在后台进行保存。后台记录的桥梁编号、构件二维码是整个病害记录的重要标识。整体的编号是辨明哪座桥梁出现病害，部分编号是标识桥梁上部结构还是下部结构出现问题，构件编号是记录具体哪一构件出现病害，有序的记录方便逐条检查。二维码是每一个构件的具体标识，包括：名称、类型、材料、备注、构件位置、基本属性关联资料、关联表单等都能具体表现。构件的病害具体位置由三维模型中的三维坐标对应一一体现，可以根据自身属性参数具体体现病害类型和特征参数，并记录成表保存，方便病害记录的查看。

3.3 桥梁构件空间位置碰撞检查

在传统设计图纸中，未考虑到钢筋体积，在桥梁施工过程中经常出现主筋与预埋钢筋位置冲突，预埋件与钢筋位置冲突的情况，给施工带来了很大的麻烦，甚者影响到桥梁结构质量。通过BIM技术，我们可以对桥梁结构构件的空间位置进行冲突检查，提前发现钢筋与预埋件、预应力等之间的空间碰撞，在施工之前作出对应的调整，对于硬性的位置碰撞，提前联业主和系设计方进行变更，减少应构件位置冲突引发的返工问题。

3.4 进度、质量、安全管理

由于桥梁工程构件繁多，施工过程复杂。如何使用BIM模型实现进度、材料、人员设备、费用的合理调配是实现5D模拟的关键问题。本项目运用BIM赋予模型构件的计划进度和工程量成本等属性的优势，将桥梁BIM模型随着时间进度结合实际施工工序而不断变化增长，并在变化的同时使得每一个构件的实际工程量和成本得以同步演化，将BIM5D模拟与实际工程结合与比对，从而达到工程整体进度管理控制、工程整体成本管理控制、人机料合理调配等目的。依托BIM模型和项目管理平台，通过软件在施工过程中实时加载施工现场进度、质量、安全信息数据，将数字化信息依托于结构模型，方便快捷的将施工信息加载在该结构模型中，实现对现场施工质量、安全的有效控制。

现场技术人员通过手机客户端将每天的结构施工、检查整改、安全维护等信息上传到BIM平台相对应的构件中，相关人员通过PC端或移动端直接查看结构模型就可以了解工程进度、质量、安全管理动态。

3.5 桥梁健康云档案

在桥梁日常养护中结合云平台BIM三维模型，根据现场实际情况，结合桥梁资料，逐步建立健全桥梁的健康档案，每一次病害的维护都能记录，为下一次相同的病害，或者其他桥梁近似的病害提供参考经验，节省人力、物力，使桥梁养护工作更加高效，形成养护记录进度表，使问题的追溯实现可视云痕迹化管理。

3.6 平台专家智库

桥梁结构所处的外界环境恶劣，在结构的服役过程中经常有病害发生，在运维管理中对病害进行归类、分析，通过关联维修养护过程，逐步形成管养知识库、合作平台，利用平台与桥梁领域方面专家、学者对问题进行分析、探讨、解决及成果发布。

4 BIM技术在桥梁工程中的应用展望

我国现阶段桥梁施工过程中虽然已经引入了BIM技术，但是其理想状态是在桥梁的全寿命周期内皆能够通过BIM技术来进行管理，从而实现真正的信息模型。

需要从单机应用朝着多机协调应用的方向进行发展，来让BIM模拟现场数据的采集效率得到提升。在多级协同工作模式下，各种施工信息可以有效传递，使得BIM模型的构建效率得到进一步增加。

目前上海市乃至全国范围都在大力推广BIM技术的应用，我公司于2012年承建的奉浦大道道路新建工程中的金汇港大桥从设计到施工，全面应用BIM技术，使整个施工过程虚拟呈现，与工程推进相互印证，优化了工程管理。

5 结语

综上所述，BIM三维技术的桥梁养护管理信息平台不同于以往的二维平面静态管理，其内容更为丰富、操作更直接、图像更直观。在桥梁施工过程中通过BIM技术的合理应用，能够实现整个项目施工环节的精细化管理，并能够有效缩短施工周期，降低工程造价，对我国桥梁行业的进一步发展有着非常重要的促进作用。

[1]刘祖雄,申祖武,王军武.基于BIM技术的桥梁工程施工材料精细化管理[J].中外路,2018（1）:312-317.

[2]许强强,韩春华,卢玉韬.BIM技术在桥梁监测中的应用与探索[J].公路,2018,63（01）:232-236.