基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究解析

摘    要：现行桥梁工程施工图纸为传统二维图，施工过程中现场技术人员需通过多张工程图比较分析确定施工参数，导致施工效率低、成本高。基于此，本文基于BIM技术对桥梁工程设计优化进行深入探讨，并用于指导现场施工。研究结果表明，采取该方法不但能直观地发现设计中的碰撞问题，还可有效节约施工成本。

关键词：BIM技术;桥梁工程;设计;施工

1  基于BIM技术的桥梁工程设计优化

1.1  三维信息模型建立

桥梁项目多建设在山区等距离城市较远的区域，这类地区往往地质环境复杂，地形起伏较大，因此设计过程中需结合当地人文、自然条件，有效选取设计方案。然而，传统的设计方法，难以展现三维有效信息，导致设计过程中诸多有效信息遗漏缺失，进而出现多样性设计问题。所以，在设计工作之初，可以通过三维建模并对模型赋予完善项目信息的方式避免设计信息遗漏。

建模过程中，首先基于BIM技术将项目所在地自然环境进行直观展示，其次，对于存在地质结构问题的部分，在三维模型中予以信息标注，同时对具体的问题进行说明，为后续设计工作提供参考和借鉴。

1.2  设计沟通及碰撞检测

在设计过程中，设计单位可以要求不同专业的设计人员均采用BIM技术开展设计，并形成相应的结构模型。当各专业完成设计后，需要将设计模型进行整合，明确冲撞部位的具体表现，对于存在设计冲突的问题进行深入的讨论和分析，从细节角度对设计成果进行优化和分析。同时，BIM技术本身能够设计成果形成具体的分析报告，并实现设计数据的初步整理及分析，为评估设计成果质量水平以及具体参数提供帮助。

1.3  设计成果校核

对设计成果进行校核是所有工程设计工作必须经历的过程，这也是有效保证设计成果质量的重要措施。相比传统设计成果校核工作来说，基于BIM技术的设计成果校核工作，除了能够更为直观地明确设计内容，另外还能对设计细节构件进行校核，明确构件设计尺寸。同时根据建模完成主要结构力学性能的模拟以及分析。

本文采用九龙溪大桥进行成果校核。九龙溪大桥80m连续梁0号块BIM模型构建过程中，构建了管道模型。利用二次开发的BIM3D管理器对0号块3维模型进行碰撞检查，根据碰撞检查结果调整优化0号块预应力钢筋及普通钢筋的位置。基于检查结果确定了调整原则。

（1）当竖向预应力与纵向预应力钢筋冲突时，优先调整竖向预应力钢筋布置。

（2）当预应力钢筋与普通钢筋冲突时，优先调整普通钢筋布置。

（3）当普通钢筋与加强钢筋冲突时，优先调整加强钢筋。

（4）当支座预埋螺栓与普通钢筋冲突时，需调整普通钢筋布置。

（5）当防落梁预埋件与普通钢筋打架时，优先调整普通钢筋布置

2  基于BIM技术的桥梁工程施工优化

2.1  施工模拟

施工单位在获得施工有关的各项资料后，即可基于BIM技术对施工过程进行可视化模拟，通过模拟明确施工所需的各项材料，掌握各个阶段施工材料具体的使用情况，同时，也能准确了解到人员调配情况以及设备使用情况，有效提升施工工作的数字化水平，并将施工进度信息更为清楚明确地进行反应。从而实现资源利用效率的提升，让工程项目整体的质量达到较高水平。

2.2  优化施工管理模式

在施工过程中，往往涉及到施工内容的沟通与上报，BIM技术的应用，则能让施工人员通过信息共享平台，将施工相关内容在以BIM技术为基础的信息共享平台上得以展现。基于此，施工管理人员能够及时掌握工程整体情况，其他专业施工人员也能明确相关工艺的进展情况。

基于上述情况，基于BIM技术的施工管理模式需要进行调整。管理人员需要在信息管理平台内赋予不同人员操作权限，以此实现不同专业的技术人员能够在BIM模型中标注出已经完成的施工内容以及近期需要完成的施工内容，并上传材料使用情况，为材料的加工与采购预留出足够的时间。此外，在BIM模型信息平台中，能够将出现施工中遇见的问题以及设计变更情况展示出来，为后期验收以及桥梁运行维护提供参考。

以白洋长江公路大桥南岸锚碇为例，该工程运用BIM技术开发了完善的三维数据模型，并在模型中对构件的尺寸、材料等信息进行编码，并与其他工程信息进行管理，进而实现利用施工进度计划确定采购计划的目的。锚碇混凝土共计约12032m3，锚碇钢筋共计约2307.5t。南岸锚碇预算成本约4882万元，其中材料费成本约3721万元，约占总成本的76.2%，因而进行材料精细化管理对项目成本管控至关重要。

2.3  提供阶段性验收参考

大型工程往往都涉及到隐蔽工程施工，因此在阶段性验收以及最终验收时，验收人员很难直观地了解掌握隐蔽工程的施工情况。而依托BIM三维信息模型，验收人员可以通过分析模型中的相关信息，了解隐蔽工程具体的施工状况，同时也能通过BIM模型完成其他施工内容的验收。

3  促进基于BIM的桥梁工程设计与施工优化的对策

3.1  构建基于BIM技术的质量控制监督系统

BIM技术本身能够将很多工程技术信息准确完善地体现出来，所以技术人员应该基于BIM技术构建完善的质量控制监督系统。比如，施工过程中，要求技术人员将施工工艺所用的材料型号、数量、加工方式补充在BIM模型中，并对对应批次的材料进行质量检查，避免劣质材料或者存在质量问题的材料进入施工工艺中。同时也能有效控制施工工艺的具体参数，避免偷工减料问题的出现。

3.2  提升技术人员基于BIM技术的项目全过程管理理念

BIM技术能够应用到桥梁项目全过程之中，不仅仅能够应用到设计及施工过程中，对于项目立项、预算、结算等工作中都有十分广泛的应用。所以，设计人员以及施工人员，应该积极了解BIM技术在项目其他方面的应用情况，明确BIM技术各方面应用对于自身工作的作用，以及与自身工作間存在的联系。这样做，一方面能够让设计人员以及施工人员能够通过项目前期工作所形成的资料与资源，加深对项目的理解，另外一方面能够进一步发挥BIM模型的内在作用，将项目各部分工作有机地结合起来，明确工程问题的根源所在，进一步运用BIM技术实现工程质量的控制力度。

3.3  开展BIM技术应用培训

设计人员以及施工人员对于BIM技术的了解程度决定了BIM技术作用的发挥情况，因此相关单位应该对技术人员开展相应的培训，加深其对BIM技术的认识，并由浅入深地掌握BIM技术的应用技巧，解决BIM技术应用中出现的问题。

4  结语

桥梁工程本身具有十分显著的技术特性，依托BIM技术的应用可确实提高桥梁工程的施工效率及施工质量，同时有效的减少设计变更，这都得益于BIM技术在优化设计、指导施工等方面的优势，同时也得益于BIM技术科学完善的信息管理理念，因此BIM技术的更广泛应用必将成为发展趋势。

参考文献：

[1] 蒋赣猷，罗伟，孙辉，唐雁云.BIM技术在特大钢管拱桥施工中的应用[J].中外公路，2019（4）：176～180.

作者简介：

王焕东（1969-）男，汉族，山东省泰安市泰山区，高级工程师，本科;高速公路工程施工。