BIM技术在桥梁设计及施工中的应用分析

侯冬冬 尤佳 陈晓羽

（中咨规划设计研究有限公司，北京 100000）

0.引言

建筑信息建模技术虽未在桥梁施工过程中得到广泛应用，但在桥梁建设的前期施工方案的设计中仍然采用了三维建模技术模拟仿真建造，起到了关键的作用。因为桥梁在施工的进程中，工艺复杂烦琐，项目规模庞大，建设周期长不同的项目结构构造不同，施工各不相同但又相互关联，给施工带来了极大的难度，BIM技术应用过程是首先使用BIM技术建立专业化的施工方案，把烦琐的工艺在三维建模的解析变得直观明了，培养桥梁施工工程BIM技术型人才。

1.BIM技术概述

BIM技术在我国工程行业的发展越来越迅速，应用也越来越普遍，得到了社会的广泛认可，这一运用在2002年提出到现阶段，在很多行业起到了关键的作用，促进了社会经济体制的发展以及市场经济体制的完善。对于BIM技术在建筑工程中发挥的实质性作用，其中最为关键的技术运用就是三维建模技术，工程项目借助这一虚化的立体结构模型，对工程建设的结构进行构建，有利于建设工程项目施工的进度，也有利于项目整体的水平建设。但是如果想要充分发挥BIM技术在实际的项目建造过程中的生产运用价值，更好地实现三维技术带来的经济效益。首先需要对工程项目的信息资料准备充分，项目中的每一个结构，都要掌握其几何图形以及属性，从而能够对和智能体的结构模型进行优化设计，使BIM技术能够贯穿到整个工程建设的项目当中去，协助工程人员全面开展桥梁的施工建设工作。

2.BIM 技术在桥梁设计中的应用优势

对于现阶段桥梁工程项目的建设而言，桥梁工程具有结构复杂的特点，在建设工程中无形地增加了施工人员的工作量，因此，做好桥梁工程的结构设计工作是非常重要的，可以让整个工程项目变得可视化。在对结构体系进行设计的时候，存在较大的难度，因为，桥梁工程的建设对工作的严谨性具有较高的要求，如果存在一点差错将会造成严重的后果，给桥梁工程带来安全隐患，因此，对设计人员的专业程度也具有较高的要求，要求设计人员在进行桥梁项目设计的时候，可以恰当地将BIM技术应用到其中，利用BIM技术避免人为误差的出现，从而提高桥梁建设的质量[1]。具体的运用如下。

（1）BIM技术在桥梁工程项目的建设中具有可视化的优势，这种特点可以大大降低设计人员的工作强度，使设计人员可以基于三维模型结构下对桥梁建筑工程进行设计，能够对各个结构的信息数据进行高效的利用。BIM技术不同于以往的平面图形，很难将一些立体结构表示出来，而且BIM还可以及时将不同的桥梁结构运用不同的颜色线条表示出来，在提高设计水平的同时还能够便于后期对设计方案的观察利用，表面因为设计缺陷而造成的施工图纸不明确的问题，给施工带来难度从而影响工程的进度。

（2）BIM技术在桥梁的工程施工建设过程中，还具有较强的计算机处理能力的优势，在面临错综复杂的桥梁工程结构建设体系时，设计人员往往需要考虑的因素也越来越多，内容也越来越复杂，设计人员就可能因为一时疏忽或者计算失误而造成误差，从而影响桥梁设计的严谨性，利用BIM技术可以充分地解决这一问题，大量的数据处理可以依靠人工智能化技术完成，尤其是在工程量统计以及工程造价管理上，可以形成更高效的处理方式[2]。

（3）BIM技术还可以对桥梁工程设计的方案进行优化，全方位地对设计方案进行综合考量，促使桥梁的设计方案具有可行性与科学合理性，对设计死角以及设计过程中可能出现的问题进行优化、调整，降低工程变更的概率。因为工程变更会对桥梁工程的建设项目带来一定的损失。BIM技术在虚拟模块的运用也可以进行优化设计，及时改进设计方案中的缺陷以及不足之处，及时进行完善改进，提升桥梁工程项目建设的设计水平[3]。

3.BIM 技术在桥梁工程中具体运用

在以往的施工图设计的方案中，安装图纸一般采用平面效果的呈现施工设计，但是在实际复杂繁冗的施工现场，利用点和线这种平面结构很难完成施工，而BIM技术有效地解决了这一问题。运用三维空间结构模拟施工现场的情况，以满足工艺技术的要求，使设计方案从二维模式向三维模式进行转变，节省了大量的物力成本投入，创造出更多的利益同时也保证了桥梁施工的进程[4]。在施工进程中首先利用BIM技术对施工方案进行三维模拟，进行事前管控，有效节省资金投入，减少施工风险，其次是对施工的进程进行控制，BIM技术可以把三维的模型转换为4D的模型，把施工的进度和施工过程中遇到的问题传送到建立的模型中，再与初期BIM建立的设计方案模拟进行对比，可以直观明了地观察到现有的施工进度与预想存在的误差，是否在可控范围内，从而使施工正常开展。在安全质检和控制成本上也有一定的应用[5]。

3.1 BIM技术应用在设计管理中的运用

首先是对项目的信息化管理，通过岗位级的BIM工具，对建造模型和施工现场的实际情况结合，可以在管理过程中减少工作难度，提高工作效率，为各项管理工作的数据提供可靠性和安全性的参考，控制项目的进度以及对使用物料提前管控，投资成本进行预算以便于后期的有效控制，为施工提供准确性的模型，从而减少施工的风险。如果施工模型模拟不精准，那么就需要返工进行二次施工，由此产生的成本不可控制，从而造成材料的浪费，不利于企业的精细化管理，应用BIM技术对每个环节进行深化设计，每个工艺的数据实时向信息系统传递，实现信息的共享性和及时性，以便管理监督人员及时发现数据的准确性。还有远程监控系统，也提高了施工的安全性与可靠性，BIM模型能够模拟还原施工现场，预测工程中可能存在的问题提前发现提前解决，提高施工的质量与安全性，节约工期和工程的成本，对工程成本进行一个有效的管控[6]。

3.2 可行性分析阶段的应用

在土建施工建设中，BIM技术不仅发挥了在技术上的支持作用，利用三维技术建立的清晰可见的模型，可以预防在中后期施工过程中出现的各类问题，在建设初期能被及时发现及时解决，增进施工进度，减少维修重建，对工程的施工全过程进行有效控制。另外，在管理层面上，BIM全方位的把控工程建设过程中遇到的一系列信息状况，数据更加直观明了，使管理层清晰整个工程的了解更加全面，方便数据的参考对下一步计划的方向提供支撑。除此之外，全面的现场实时信息，更方便管理者对项目的分析判断提供有力的依据，而且，项目重要信息的安全得到了保障，BIM模型会保存完整所有的工程数据，防止丢失和泄漏，通过对各种BIM模型的建立，可以基本杜绝影响施工进度的因素存在。比如在施工作业的时候，一旦发现图纸设计问题与现场的实际施工情况不符，BIM可以辅助设计人员对设计方案进行变更，全方位地对新桥型方案进行专家评测、流程模拟等，制定合理合适的施工方案，减轻设计师的工作量。

3.3 BIM在桥梁安全设计阶段的应用

在桥梁工程设计图完成之后，需要将图纸交付给施工单位，如果采用以往传统的2D技术，无法实现桥梁设计中堆叠位置的展现。而应用BIM技术之后，能够通过几何图形实现桥梁工程所有精准位置的立体展示，避免了以往传统型设计图纸的表达障碍，让工程图纸更加直观也更加丰富，表达的数据信息、模型信息也更加精准。另外，通过BIM技术能够对工程的细致划分，将收集到的模型数据导入到智能设备中，让设计人员和施工人员通过远程沟通交流，保障设计方案的可行性提升，加大对施工方案和设计方案的优化选择。BIM技术能够展现桥梁工程设计中资源分配的合理性，让设计方案更能满足工程的经济要求。实现设计图纸应用效率提升。以BIM技术为基础，通过对整个工程施工过程的展示，让设计的信息模型更符合桥梁工程的应用价值，保证桥梁工程整体施工安全与质量提升。通过对三维模型的分析，能够让工程施工模拟更加直观，而工作人员能够及时发现工程施工中存在的问题，及时做出施工进度和施工方案的调整[7]。

3.4 BIM 技术在桥梁工程施工阶段的应用

在桥梁工程的施工阶段，相关施工管理人员要对工程的施工进度进行有效控制，通过BIM技术，对工程的施工进度计划以及月计划等相关的信息进行有效的传递，在信息系统中进行整合，专业人员通过对收集的信息进行分析与研究，对桥梁工程的施工情况进行监督，在一定程度上对4D化的管理方式进行实现，使得项目工程的进度管理水平进行提升。在对桥梁工程的施工中，通过BIM技术，将施工的数据以及施工进度等相关的施工信息在信息化管理系统中进行呈现，并使用BIM模型对收集的数据进行准确的记录，并实时更新信息系统中的数据。与此同时，在BIM模型的基础上，相关人员可以对整个工程的计量以及支付的情况进行全面的了解，为桥梁工程施工项目的相关决策提供一定的数据。在实际的施工中，BIM技术能够对工程的各个环节进行有效的控制，在施工中降低了施工的难度，通过信息系统手机的数据，使得施工人员能够更好的对桥梁施工建设进行立体化，对桥梁施工的质量进行提升。

3.5 注重对工程量进行准确统计

在桥梁工程项目的设计阶段，设计人员需要对工程量进行准确统计。以往的工程项目设计中，一直运用的设计方法是简单的点、线之间的运用，构建二维的平面结构，并且利用Excel表格的方法完成对工程量任务的计算。这种方法主要适用于那些比较规则的桥梁工程计算上，桥梁的结构比较简单，对工程量可准确的进行统计。但当桥梁工程建设项目中的桥梁结构变得越来越复杂的时候，比如桥梁的结构出现不对称或者不规则的形状，依旧采用以往简单的计算机处理方式很难对工程量的统计进行满足，可能会出现误差的情况，取这些误差值的相近值需要消耗一定的时间，以及大量的人力条件，而且得到的结果也未必精准实用[8]。

因此，设计人员在进行施工方案设计的时候，可以引入先进的BIM技术满足以往的设计方案满足不了的现状，弥补传统技术中的不足，利用BIM技术构建桥梁三维结构模型，并针对模型的建立选择适合桥梁构建的材料，借助BIM自动化技术对桥梁工程进行测量，利用CATIA软件对桥梁的弯扭部分进行测量，并对弯扭部分的面积，长度进行精确的测量，对每一个环节都进行严格的把控，以降低生产成本。

3.6 确保设计的科学性，及时做好冲突检查工作

在进行桥梁工程的设计阶段，可以采用辅助的技术软件Navisworks 完成对BIM技术的碰撞分析任务，对前期工程建设项目的工作进行审查核对工作，排查出施工图纸中存在安全隐患的技术性问题，并制定改正的方案。不仅如此，还可以运用BIM技术完成需要采购材料的罗列以及采购清单的核对任务，对需要采购的物品进行落实，同时对材料的采购量进行检查，防止采购量有误差的现象发生。对于桥梁工程的设计阶段来讲，充分将BIM技术贯穿于施工建设的设计阶段，可以对桥梁工程的建设起到一个连接管理的作用，保障后续工作的顺利进行[9]。

4.结语

由此可见，桥梁工程是我国交通工程的关键部分，由于桥梁工程施工中会涉及大量投资，而且技术强难度非常大，又由于现阶段桥梁工程建设项目的日新月异，导致项目工程在进行施工设计阶段的工作难度加大，工程结构构件越来越复杂，导致设计人员的工作强度增大，往往会出现在设计环节出现偏差的现象，导致后期的工程变更，难以呈现出理想的桥梁构架效果。基于此种条件下，BIM技术运用而生，引入桥梁工程建设当中有效地促进了设计阶段施工方案的完善，利用三维建模技术有效解决了以往工程中设计图纸的缺陷，设计人员可以有效地借助这一技术完成对桥梁工程的设计任务，在减少自身工作压力的同时，还能够提高设计效率以及设计的科学合理性，具有较广的发展空间以及发展前景，值得在桥梁设计工作中推广运用。