简析BIM技术在装配式桥梁工程中的运用

覃晓康

（中铁十一局集团有限公司投资公司，湖北武汉 430061）

1 基本概念

1.1 BIM技术

建筑信息模型（buildinginformation modeling,BIM）技术是指应用计算机技术对各类建筑工程的施工设计进行三维化的模型展现和结构优化。利用BIM技术，能够实现工程各种数据信息的集成，并可在项目实际建设过程中对涉及的各种数据资源进行汇总分析，从而构建桥梁结构的三维立体模型[1]。作为一种可以用于仿真及模拟桥梁工程的物理性能模型，BIM可以提供桥梁施工、结构控制等项目的全阶段信息数据资料。BIM技术具有一定的工程协调性、优化性和动态可视性，能够充分应用于各种类型桥梁的施工设计、项目建造与管理工程中。

1.2 装配式桥梁

装配式桥梁是一种新兴的桥梁形式，其采用的是新型装配式技术，利用绿色环保型材料进行构件研发和生产装配，不仅符合国家节能减排政策要求，还能全面解决桥梁空间尺度无法灵活控制分割的问题。相较于传统结构桥梁，装配式桥梁自重仅为结构桥梁的一半。在实际建设过程中，将预处理好的各类桥梁构件整体运输、吊装到桥梁施工现场，然后根据其设计荷载要求安装建设。此外，为确保桥梁的稳定性，需要保证各种装配式构件能够处于弹性工作运行状态，并且要求各受力构件所浇筑混凝土连接点位置不会出现严重的裂缝损伤。因此，要重点加强装配式桥梁工程现场施工的组织管理工作，以确保装配式桥梁工程的质量[2]。

2 BIM技术的应用特点

与传统的施工技术相比，BIM技术的价值会更加突出，能够促进我国桥梁工程行业向信息化的方向健康发展。当前，我国在桥梁工程行业中的BIM技术使用经验、应用模式已趋于完善，而装配式桥梁技术的特点是生产建设周期短，具有较稳定的产品结构，运用BIM技术可以更好地发挥装配式桥梁工程的优势。

近几年，随着我国城市经济的迅速发展以及技术水平的提升，人们对于新型桥梁结构的形式和空间性能提出了更多的技术要求。随着BIM技术的出现，为装配式桥梁的快速生产带来发展契机，可以为工程建设提供更多、更全面的数据资料，确保了桥梁整体建设性与桥梁外观完整性。通过对BIM技术的合理运用，能够将桥梁工程的设计施工图与预设的整体外观进行三维展现，将装配式桥梁工程中存在的问题放大，有利于相关技术人员及时纠正[3]。

3 BIM技术在装配式桥梁设计中的原则

（1）遵循装配式桥梁的科学、合理开发建设原则。在全面推行BIM技术的实践中，装配式桥梁工程设计工作者们尤其要重视各类集成桥梁资源库系统的实时自动化集成建设。其中，对于主要应用的各种机械部件类型、各类土建工程构造类型、机电设备类型等集成桥梁资源库系统，应积极采用实时自动化生成技术对系统模型进行简化分析及处理，简化建模阶段的实际处理工作方式与实现方法。在实际使用BIM技术的过程中，有助于用户进行设计部件及设计数据的快速拆分和处理，清晰地掌握各部件参数，为装配式桥梁工程的实际工作提供一定的便利。

（2）合理采用BIM技术来开展装配式桥梁三维设计及建模仿真工作。在装配式桥梁工程的设计演示中，采用BIM技术，有助于参与设计工作的各部门之间充分搜集、了解、共享桥梁专业信息，与目前传统桥梁的纯静态二维图纸设计与展示方式相比，BIM技术的广泛应用，能够显著地提升装配式桥梁工程实际设计及项目真实工作环境的展示水平，使装配式桥梁工程的构造流程更加清晰透明，详细直观地展现每个项目的具体施工内容，进一步提升装配式桥梁工程项目的设计质量[4]。

4 装配式桥梁结构特点

4.1 施工难点多

施工的难点较多是装配式桥梁工程的一大特点。装配式桥梁工程对于每次施工的安装位置要求和各边的钢筋个数要求是不相同的，这往往会引发各种施工问题。做好这些结构的连接处理工作，需要各部门之间相互沟通合作，加强各种技术的交底协调，使各种连接的钢筋规格与安装位置能够满足设计施工图纸要求。

4.2 施工精度要求高

装配式桥梁整体施工中应该注重其施工精度，且施工相关设备要求更严格，要保证各种固定件之间连接牢固。施工过程中，要求现场施工人员严格按照设计施工图纸要求进行施工精度控制，如果由于施工人员自身技术原因而导致整体施工精度降低，必定会对工程整体质量造成影响。重点环节的施工人员必须坚持持证上岗，并做好作业人员岗位把控。

5 装配式桥梁构件中BIM技术的运用

5.1 在施工模拟中的运用

在装配式桥梁工程施工方案实施前，可以综合运用BIM技术对工程进行施工过程的动态分析以及模拟，以便设计者及时发现桥梁结构施工全过程中可能出现的质量问题，从而迅速制定有效的工程解决方案。为此，运用BIM技术手段，构建装配式桥梁工程模型体系，并通过对装配式桥梁工程构件的具体建模参数进行优化，可以对桥梁工程和施工作业过程进行更合理的模拟。例如，在装配式桥梁构件进行吊装建设过程的模拟中，可以直接结合吊装工艺方案来进行设计施工全过程模拟，通过准确、生动的装配式桥梁施工全过程模拟及施工流程数据的完整分析，便于在桥梁模拟实践中及时发现质量问题，并迅速制定工程质量优化方案，从而为实施后续桥梁吊装施工提供合理化指导。在装配设计这一过程中，考虑到塔吊构件的旋转与曲率半径范围、运输速度及运行路线等多种技术因素的影响，需确保各种技术因素与设计环节之间的充分联系，以最终确保装配式桥梁工程的整体质量。对桥梁主体构件尺寸和施工作业环节进行仿真模拟，则可以找到现有施工方案存在的工艺缺陷，并对现有方案进行改进。

5.2 在场地布置管理中的运用

在吊装工程的建设中，材料的运输、堆放、吊装是装配式桥梁工程中至关重要的节点，其中，塔吊设备的旋转半径、材料堆放场地设施的扩展及加固、材料运输车辆的最佳运输路线等因素影响了施工现场的布置管理工作，进而影响整体施工作业。要在处理好这些重要节点的基础上，还要将贯穿整个安装施工作业过程的施工环节紧密地联系起来，才能保证安装施工的高效进行。因为施工现场中的材料集中堆放的场地很有限，所以要将施工作业现场所有的PC构件尽量堆放在地上1.5层台阶以下，并且注意控制好集中堆放材料场地范围内所有材料的堆放量。因此，需要建设单位运用好BIM技术，迅速建立起科学、完善且合理的施工场地模型，对工程现场施工材料的使用情况等数据进行细致、合理、有效的量化分析，高效地分配材料集中堆放的场地，控制好装配式桥梁材料在施工堆场空间中的合理存放量。装配式桥梁构件场地布置如图1所示。

图1 装配式桥梁构件场地布置

5.3 在现场施工中的运用

在装配式桥梁工程现场施工过程中，可以综合运用BIM技术中的可视化功能，以有效确保实际施工数据的准确性。在装配式桥梁工程的施工过程中，有难度较高及结构复杂的施工难点，构件节点之间存在因个别构件局部位移而出现构件节点间无法准确实现施工定位，与现场施工无法衔接的特殊情况。运用BIM技术，可以对各施工连接点进行可视化的放大处理和实时展示，做到及时而准确地实现各个施工节点连接。在工程供应链过程质量管理方面，也可以运用BIM技术实现工程建设全过程供应链质量科学化管理。一方面，利用BIM技术对整个施工建设企业以使用场地等进行管理分析，并制定好各项工程的事前施工管理计划，能够轻松地完成对各种构件产品的采购比例等快速而准确地控制设定。另一方面，在对装配式桥梁工程施工材料的过程跟踪管理中，可以运用BIM技术的监控模块对装配式桥梁工程施工现场材料与施工现场情况进行实时监控，并可定期对施工桥梁材料使用量和施工进场送料计划数量进行实时动态监控或调整，以确保现场工程各阶段主要节点的区域构件需求量情况得到动态跟踪控制。装配式桥梁的现场施工如图2至图4所示。

图2 装配式桥梁构件吊装过程

图3 装配式桥梁构件吊装就位

图4 装配式桥梁构件成型

5.4 在构件制造中的应用

如今，人类社会已经进入大数据时代，任何行业、技术在发展过程中都会产生大数据，工程构件的建设监理方面也是如此，因此，要想进一步提升装配式桥梁工程的管理质量，需要对工程构件数据处理进行优化。在桥梁构件模型研发及生产制造应用开发中，应用BIM技术可以储存装配式桥梁工程模型和建设数据，有利于实现桥梁工程构件的编码与设定。同时，通过使用BIM的数据库功能，进一步对工程构件及相关信息数据等进行全方位的数据跟踪、分析、整理、归纳、存储与集成。在装配式桥梁工程中开展信息化管理工作时，可考虑利用芯片系统技术，逐步实现相关构件的信息数据实时追踪，每个桥梁构件上需要预先安装一个能够保证与该构件上的信息数据对匹配的芯片和编码，同时利用BIM技术，快速实现对构件相关芯片信息的收集、分析，根据实际收集到的信息来计算装配式桥梁构件的质量情况[5]。

6 结语

综上所述，分析BIM技术中的基本特征，将其应用到装配式桥梁施工建设中，不仅能够提高工程项目效率，还可以缩短施工作业时间，实现施工关键节点的优化，尽可能规避施工质量不达标等问题。在装配式桥梁工程项目中，应用BIM技术体现在施工模拟、构件生产与现场施工等方面，应根据具体的模型开展施工与监管工作，提高工程项目的质量与效率。