浅谈BIM技术用于桥梁工程

2020-03-09谭子涵

四川水泥 2020年1期

谭子涵

（西南科技大学，四川绵阳 621010）

0 引言

自从住建部《关于印发2016-2020年建筑业信息化发展纲要的通知》（建质函（2016）183号）、《住房和城乡建设部关于推进建筑业发展和改革的若干意见》（建市（2014）92号）、《住房和城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知》（建质函（2015）159号）等通知发布后，BIM技术开始在中国土木行业掀起了一场改革，从2016年成都的《成都市城乡建设委员会关于在我市开展建筑信息模型（BIM）技术的通知》到2019年深圳的《加快发展装配式建筑建设粤港澳大湾区》，各地纷纷响应住建部推进BIM技术的号召，BIM技术在全国各地遍地开花，各个建筑公司纷纷招募BIM人才。

桥涵是交通路线中的重要组成部分，而且往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般来说平均占公路总造价的10%-20%。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现代战争中，它具有非常重要的地位。桥梁是交通路线的生命线，在土木行业中也占据着十分重要的地位，所以探究“BIM技术用于桥梁工程”这个命题是在当下推进建筑信息模型应用的一大重点。

1 BIM的概念

1.1 BIM的起源

在CAAD发展过程中，美国麻省理工学院的查克·伊士曼教授看到了其存在的问题并且借鉴制造业的产品信息模型，提出了“Building Description System”的概念，即透过计算机对建筑物使用智能模拟，这就是BIM的起源思想。

在后续学者的构思和努力下，概念不断进步，分别经过了“Building Product Model”、“Generic Building Model”的阶段，2002年，Autodesk公司提出BIM（Building Information Modeling）的概念并推出了自己的BIM 软件产品，此后全球另外两个大软件开发商Bentley，Graphisoft也相继推出了自己的BIM产品。从此BIM从一种理论思想变成了用来解决实际问题的数据化的工具和方法。

1.2 BIM的定义

BIM的概念起源于美国，美国国家BIM 标准(NBIMS)对BIM的定义是全球国家公认的定义，即“Building Information Modeling (BIM) is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility. A BIM is a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle; defined as existing from earliest conception to demolition.”

简而言之就是BIM技术有三点特点：有材料物理和功能信息的三维模型、全寿命周期、协同作业。

2 从三个特点浅谈BIM技术用于桥梁工程

2.1 有材料物理和功能信息的三维模型

有材料物理和功能信息的三维模型即我们用计算机建立的三维模型各个构件中有材料的受力特性和功能作用的信息，这些受力特性和功能作用在三维模型建立的时候就输入模型信息中了。

有材料物理和功能信息的三维模型对于桥梁工程究竟有何意义呢？下图中图1是一个由Revit建立的斜拉桥的三维模型，图2是一个由Midas civil建立的连续梁桥的三维模型，Revit和Midas都可以在建立三维模型时输入材料的物理信息和功能信息，但是从建模的过程可以知道Revit建立的三维模型可以输入的信息较Midas更加精细，Revit的模型建立甚至可以精确到钢索的细部构造，桥梁上的任何一个小的部件都可以在Revit模型上建立，这便是用BIM软件建立出的模型对比于现广泛使用的桥梁建模软件建出的模型的优势所在。

图1 由Revit建立的斜拉桥的三维模型

图2 由Midas civil建立的连续梁桥的三维模型

除了采用BIM技术建出的模型比传统建模的模型更加细致外，采用BIM技术建模更有它独特的优势，在BIM模型的建立过程中，我们可以采用“BIM＋无人机”的模式，这样大大减短了大规模建模所要耗费的时间和精力。现在许多政府部门用的“BIM+GIS”建立的模型就是由无人机拍摄的桥梁或建筑照片建立的三维模型，这种建模模式较传统建模更加高效。

“BIM＋VR”也是当代BIM技术的一大亮点，由BIM技术建立的模型，通过一些特殊的平台和VR眼镜相连，这大大舒缓了业主和设计人员根深蒂固的沟通问题，设计人员可以通过BIM模型和VR眼镜更加生动的向业主展示自己的设计理念，业主也能通过这个技术更明确的向设计人员提出自己的建议和要求，这是BIM技术对当代桥梁行业乃至整个土木行业的一个较好的改变。

2.2 全寿命周期

BIM 是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个平台中的信息，从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的平台。

BIM技术在桥梁的全寿命周期过程中即扮演了一个平台的角色，也扮演了一个参与者的角色。BIM技术是一个平台的角色是指BIM技术将一个桥梁从建设到

保养维护拆除用一个平台统一管理起来了，BIM技术是一个参与者的角色是指由BIM技术建立的三维模型是桥梁全寿命过程统一化过程中的核心，不可或缺。

BIM技术是如何通过三维模型统一桥梁全寿命周期过程的呢？首先我们应该明确BIM建立出的三维模型不是“一次用品”，不是如以前的设计模型一样历经设计、施工、竣工后就丢置一旁，BIM模型可以和各种传感器相连，从而使模型兼顾设计、施工、保养等桥梁全寿命，加上现在的5G的技术开始投入使用，“BIM+5G”可以实现远距离的桥梁状况的实时监控，信息传输更加便捷。

同时，BIM也是个平台，在这个平台上，任何周期的桥梁管理者都能通过统一的BIM平台将自己需要新增的信息记录在平台上，例如，开裂情况、施工进度、实时桥梁健康情况等，而这些信息也将通过平台与所有使用方共享。

2.3 协同作业

BIM建模协同作业即将项目分为多个部分，BIM工程师于各分割部分进行模型建立作业，再将完成的模型以链接的方式进行协同以整合模型的过程。BIM建模的协同作业也体现在连通甲方、设计方、施工方、监理方、勘察方五方的BIM管理平台上，通过BIM管理平台，五方可以通过同一个平台交换信息，这大大提高了工程建设的效率。

常规的甲方、设计方、施工方、监理方、勘察方五方的交流渠道是以甲方为中心的双向式联系，设计方、施工方、监理方、勘察方分别和甲方联系，甲方转达在常规桥梁工程中耗费了很多财力，若是能将这五方共同汇聚于一个平台，一个BIM模型，那么在信息传输的速度上较常规工程项目中的邮寄迅速不少。