BIM技术在桥梁工程中的应用研究

2018-04-02

福建质量管理 2018年14期

(重庆交通大学　重庆　400074)

自2002年BIM(建筑信息模型)这一概念被我国引入以来[1]，在工程建设行业逐渐被研究和发展，而随着越来越多的工程技术人员的研究与应用，BIM技术的价值不断的得到体现。目前住建部已经发布了与BIM有关的国家标准有：《建筑信息模型应用统一标准》(GB/T51212-2016)、《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T51269-2017)、《建筑信息模型施工应用标准》(GB/T51235-2017)，BIM技术的发展也越来越清晰。

一、BIM技术理论

(一)BIM技术简介

“BIM”可以指代“building information modeling”、“building information model”、“building information management”三个相互独立又彼此关联的概念。building information modeling，是建设工程及其设施的物理和功能特性的数字化表达，可以作为该工程项目相关信息的共享知识资源，为项目全生命期内的各种决策提供可靠的信息支持。building information model，是创建和利用工程项目数据在其全生命期内进行设计、施工和运营的业务过程，允许所有项目相关方通过不同技术平台之间的数据互用在同一时间利用相同的信息。building information management，是使用模型内的信息支持工程项目全生命期信息共享的业务流程的组织和控制，其效益包括集中和可视化沟通、更早进行多方案比较、可持续性分析、高效设计、多专业集成、施工现场控制、竣工资料记录等。BIM技术将传统的二维图纸、资料、人员管理信息智能整合协同，使项目的在设计、施工、管理各个环节都能够合理提取和运用这些信息，将信息化技术与建筑行业相结合，运用建筑信息模型作为项目核心来贯穿整个项目，从而大幅度提升决策效率和生产力，促进建设工程行业转型升级。

(二)BIM技术特点

随着BIM技术的发展和在项目实际中的应用，其特点通过展示、设计和管理应用表现出具有高度参数化、可视化、协同性、模拟性、优化性及可出图性六大特点[2]。高度参数化的特点主要表现在设计中应用BIM技术建立的BIM模型。BIM技术的可视化主要表现在建立的BIM模型和BIM数据库。BIM模型的可视化能够直观、清楚的展示出整个工程的细节，有利于项目参与人员掌握整个工程的复杂空间关系。BIM技术的协同性是指项目在同一阶段下的不同分工部门的协同。模拟性是对项目的建筑物或是构筑物在设计、施工以及运营维护阶段的真实事物或过程的模拟展现。BIM技术的可出图性是指能够根据BIM模型自动生成我们需要的设计图纸，通过BIM模型能够快速准确输出建筑施工立面图、施工平面图、剖面图、结构施工图、详图大样等图纸。BIM技术的优化性是伴随着整个项目的运行中的，充分表现在对BIM模型的几何信息、物理信息、成本信息等方面的优化。

二、BIM技术在桥梁工程中的应用

随着桥梁理论、材料工艺、施工技术的发展进步，大型桥和特大桥项目的出现也越来越多，桥梁结构的受力形式也越来越复杂，受力分析的要求越来越高，这些都对桥梁设计、施工与管理维护提出了更高的要求。如果将BIM技术应用在桥梁建设项目的各个阶段，将有效减少设计与施工返工，提高桥梁项目工程质量，缩短建设工期，减少建造成本。

(一)桥梁勘察设计阶段

目前的在桥梁勘察设计阶段的桥梁结构计算是采用三维分析计算模型进行分析，但是在整体与构件设计仍然以二维设计的方式为主[3]。由于桥梁工程自身复杂性的特点，如果仅依靠传统的二维图纸很难检测或发现设计中存在的冲突问题，这些设计问题通常只有在施工阶段才能发现，从而影响施工进度与成本，也将影响施工安全。BIM技术在桥梁勘察设计阶段的应用可以表现在：增强沟通效率、提高设计效率、保障设计质量及方便设计会审与交付[4]。基于三维可视化，可以实现对设计方案的比选和优化，提出经济、安全、适用、美观、环保的方案。充分利用BIM技术在桥梁建模、结构计算、性能分析、绿色评估、成本估算、规范验证等方面的工作。在结构计算方面，利用BIM技术一方面可以进行结构分析前处理自动化也可实现对结构抗震、抗风、抗火等性能设计。

(二)桥梁施工阶段

施工阶段是桥梁工程的建设重要阶段，这阶段的工作任务是如何保质保量、按期完成建设任务。根据大量工程实例经验及国内外研究文献可知在施工阶段中的BIM技术应用主要可对施工技术的提高及施工管理效果、经济效益的提升具有较大的作用与价值[5]。特别表现在施工管理和工艺改进方面，通过充分应用BIM技术的可视化、模拟性和优化性，在设计图纸审查和深化设计中减少不必要的工程返工；在施工方案论证、优化、展示以及技术交底中实现技术无障碍交底；在工程量自动计算减小了人工计算的工作量，提高了成本估算的精度；还能消除现场施工过程干扰或施工工艺冲突，促使施工场地科学布置和管理。

(三)桥梁运营管理阶段

桥梁在施工建成后进入运营维护阶段，就目前的大部分桥梁因信息不全导致的评估维护效果不佳，从而导致运营成本很高的现象。通过BIM参数模型可以解决这样的问题，BIM模型数据的建立为业主提供建设项目中所有系统的信息，在施工阶段做出的修改将全部同步更新到BIM参数模型中形成最终的BIM竣工模型，该竣工模型作为各种设备管理的数据库为系统的维护提供依据，解决信息不全的问题的同时，通过BIM竣工模型数据库结合桥梁检测，有利于精确桥梁维护与加固等技术处理，从而节约大量的成本。