智能桥梁建设和管理中BIM技术的应用分析

黄晓晖

摘要： 现阶段， 我国现代化建设进程持续推进， 桥梁工程作为交通系统中的重要组成部分， 是我国十分重要的基础工程， 桥梁工程技术的快速发展， 可以为我国桥梁工程领域建设注入新的动力。本文结合现有的BIM技术， 利用其参数化技术优势、 可视化技术优势、 动态化技术优势， 为传统类型的桥梁施工补足短板。同时， 针对BIM技术在现有桥梁工程的每一道施工环节进行详细分析， 说明技术优势， 并为桥梁施工建设设定一个更加高效、 科学的新型操作思路， 以供参考。

关键词： BIM技术； 桥梁建设； 智能施工； 工程管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20240250

现有的BIM技术， 又被称为建筑信息模型。在早期阶段， BIM技術是一种以3D模型为基础， 提取2D模型信息的技术， 主要用途是提升工程图形的绘制作业效率。在新时期， 软件技术工程持续且高速发展， 可将BIM技术应用到桥梁工程中。通过该技术的应用， 可以成功模拟出建筑模型， 工作人员可以更加快捷地对后续施工计划做出准确调整， 并对各项资源进行合理配置。在对施工作业质量加以验证后， 工作人员还可利用该技术对施工方案中所有的重点和难点环节做出必要的优化和调整， 为项目施工方案提供准确性保障。除上述内容外， BIM技术还可以对所有施工环节的实际施工质量进行有效控制， 并通过可视化监管的方式， 对工程中的重点和难点工艺做出适度优化， 既可控制整体的施工成本， 还可以为现场施工人员提供生命与财产安全保障。

一、 BIM技术的原理

BIM技术以数字化编码为核心， 借助特定技术参数， 可准确绘制出建筑模型的基本框架。例如： 在绘制任一建筑工程中的门窗结构时， 如果使用传统的设计软件， 只能通过尺寸参数和所处位置信息完成绘制任务， 但施工建设所用的材料材质信息以及其他方面的参数依旧需要其他参建部门参与， 才能完成整个方案的设定。在工程项目的传统流程中， 任何一个环节的修改都可能导致整个项目重新来过， 这无疑是对时间和人力资源的巨大浪费。这种反复修改、 返工的现象， 不仅会增加项目的成本， 还可能导致项目进度的延误。然而， 随着科技的发展， BIM技术应运而生， 为工程项目带来了革命性的变革。通过使用BIM技术， 项目团队可以在设计的初期阶段就充分利用项目施工参数， 一次性完成所有的绘制任务。而且由于BIM技术的精确性， 所建立的模型几乎不会出现误差， 从而避免多次返工的情况。因此来说， BIM技术不仅大大提高了项目效率， 也节约了宝贵的时间和人力资源。

二、 BIM技术在项目施工中的应用优势

新时期， 我国桥梁工程的总体施工效率极高， 世界排名相对靠前。但是在实际施工作业期间， 仍然存在一定的问题， 如： 在材料管理方面、 人工劳力预算方面存在计算不准确的情况； 部分项目施工完成后才发现工程质量不合格， 需要重新设计工程的各项内容， 然后再重新施工， 造成严重的浪费。

针对上述问题， 使用BIM技术后， 可以对施工过程进行有效模拟， 整体掌控全部施工环节， 并与各部门开展协同作业， 如此不仅能大幅提升施工效率， 还可以保证桥梁施工现场的安全， 并确保后续其他施工环节的建设质量。从具体的应用角度分析， BIM技术的主要优势如下：

第一， 现有BIM技术是一种三维模型的专业绘制技术， 与传统形式的二维技术相比， 在模型的可视性方面具有显著优势。同时， 它还支持在每个施工阶段及时查看三维模型信息， 确保桥梁施工任务的所有内容都清晰、 准确， 以此为基础， 工作人员可以对项目施工进行更加高效的掌控。

第二， 现有BIM技术在应用过程中具有十分明显的动态性优势， 在准确掌握不同时刻模型信息的同时， 还可以以系统信息库为基础， 对工程建设模型中的所有数据进行妥善处理和精准分析， 并对关键内容进行备份。在此期间， 当项目的任一环节需要变动， 其他相关数据均可同步变更。在这样的情况下， 可确保数据内容的协调性和统一性， 对建筑工程形成准确的指导。

第三， BIM技术的卓越功能之一在于它能够将工程项目中的所有图示数据内容和相关信息准确无误地呈现在同一张工程图内。这一特性使得项目团队在各个不同的设计阶段都能够轻松对所有项目的生产和建设资料进行高效协调。无论是初步设计、 深化设计还是施工图设计， BIM技术都能确保各阶段的数据和信息保持高度一致， 从而避免因信息不一致而导致的错误和延误。通过这种方式， BIM技术为工程建设质量提供了坚实的保障， 确保了项目顺利进行和最终的成功完成。

三、 BIM技术在桥梁施工中的运用

（一）数据自动化管理

将BIM技术成功应用于工程项目的实际建设中， 无疑为桥梁行业带来了革命性的变革。这种技术将可视化工具深入到建设的每一个环节， 使得我们能够以更宏观的视角对桥梁项目进行全面而细致的管理。通过BIM技术， 我们不仅可以对桥梁的结构进行精确建模， 还能够模拟施工过程中的各种情况， 从而提前发现并解决潜在问题。这种自动化管理方式不仅提高了施工效率， 还有效满足了桥梁工程在施工期间提出的各项需求。无论是施工质量控制、 进度管理还是成本控制， BIM技术都为我们提供了强有力的支持， 为桥梁行业的可持续发展奠定了坚实的基础。

传统的CAD绘图软件在使用过程中， 在完成工程图形的绘制任务时， 仅可以得到2D图纸， 即平面规划， 在项目建设的初期阶段， 无法以此为依据， 导致其他部门在后续工作中会出现部分施工环节脱节的情况。而在应用BIM技术的过程中， 其数据自动化技术以3D模型为核心绘制手段， 在初期阶段即可给出更加清晰的模型信息， 与CAD技术相比， 可以更加清晰地展现项目的参数信息、 人力预算信息和项目各建设环节的数据信息， 并对关键内容进行自动切换管理， 既可以达到节约物力、 人力的效果， 又可以在出现不利施工信息的情况时， 及时提醒相关人员进行修改， 以为后续施工提供更加安全、 科学、 全面的保障。

（二）项目施工过程可视化

应用BIM技术， 桥梁施工领域的图纸绘制阶段得以彻底革新。这一技术为设计人员提供了详尽而全面的数据参数， 使得桥梁设计的精度和效率大幅提升。不仅如此， 通过BIM模型， 项目团队还能深入了解施工期间的各项要求， 确保每一个细节都得到充分考虑。值得一提的是， 各部门都能够根据实际需求对项目参数进行调整， 从而确保BIM模型与最终建筑之间的协调和统一。这种全面的数据支持和跨部门协作， 使得桥梁施工的质量和效率都得到了前所未有的提升， 为桥梁建设行业的可持续发展注入了新的活力。

（三）BIM技术可在桥梁施工过程中识别危险

在应用BIM技术的过程中， 可以配合虚拟显示技术， 对桥梁工程中的关键内容进行3D模拟及动态演示， 由Navisworks自动完成各项碰撞擦拭检查任务， 从而生成最终的碰撞报告， 供设计人员参考。例如：

第一， 桥梁工程中， 连续梁结构的预应力钢绞线部分， 通过对工程预留管道结构与钢筋材料之间的碰撞检查结果分析， 可以提前预留足够的碰撞空间。同时， 还可以对钢筋材料的最终敷设方式进行合理优化， 保证后期施工方案得到准确落实。

第二， 桥梁工程中的承台部分施工， 在应用BIM技术后， 即可对冷却水管部分进行合理布置， 然后再完成碰撞检查任务， 即可对冷却水管部分、 钢筋部分、 桩基部分之间是否会出现碰撞做出有效判断， 保证项目施工方案的可靠性和可行性。

第三， 在桥梁墩身结构的施工过程中， 需要对楼梯、 电梯、 建筑输送管道、 塔吊预埋件等部分的位置进行检查， 还需要对预埋件部分与墩身钢筋部分、 洞身通风孔部分和模板拉筋部分相互之间是否存在干扰进行检查。借助BIM技术， 即可实现对上述内容的碰撞检查， 并通过二维模型的呈现方式展示出最终的结果， 并以此为前提对后续施工任务做出合理调整。

（四）施工过程中算量技术的合理应用

桥梁工程建设期间应用BIM技术， 即可自动将项目材料信息、 数量参数、 尺寸信息等核心数据统一处理， 并生成系统反应。BIM技术本身具有十分突出的虚拟化优势， 不仅可以合理调整桥梁工程的施工信息， 确保每一项工程参数都符合国家规范标准要求， 还能对桥梁施工进行全方位的监督管理， 确保施工更加规范化、 制度化。

BIM技术在工程项目中的应用具有广泛而深远的影响。在人员管理方面， BIM技术能够精确统计项目所需施工人员数量， 根据項目进度和任务分配合理的人力资源， 避免人力资源的浪费或不足。在施工进度掌控上， BIM技术通过精确的时间轴管理， 能够实时监控施工进度， 确保项目按计划推进。同时， 该技术还能有效预测施工周期， 为项目团队提供合理的时间安排和资源配置建议。在质量控制方面， BIM技术能够提前识别潜在的质量风险， 指导施工过程中的质量控制措施， 确保工程质量达到预期标准。最后， 在成本控制上， BIM技术为项目成本控制工作提供了精准的数据支持， 帮助项目团队合理控制成本， 提高项目的经济效益。因此， BIM技术在工程项目中发挥着不可或缺的重要作用。

四、 BIM技术在桥梁运营和维护中的应用

（一）桥梁运营和维护中的数据管理

BIM技术在桥梁运营和维护中的应用主要体现在数据管理方面， 随着桥梁建设规模的扩大和桥梁寿命周期的延长， 传统的手工记录和纸质文档已经无法满足桥梁数据的管理和维护需求。BIM技术作为一种集成数字化建模、 信息管理和协同工作的方法， 可为桥梁运营和维护提供更高效、 准确和可靠的数据管理方案。BIM技术可以实现桥梁数据的集中、 统一管理， 通过建立桥梁的数字模型， 将桥梁的结构、 材料、 设备、 维护记录等各种信息和数据整合到一个统一的平台上， 运营和维护人员可以通过BIM技术快速访问和查询相关数据， 减少信息的丢失和错误， 提高数据的可靠性和一致性。BIM技术还可以实现桥梁数据的实时更新和追踪， 在桥梁运营和维护过程中， 桥梁的使用状况、 维修记录、 结构变形等各种数据会不断地产生和变化， BIM技术可以将这些数据实时反馈到数字模型中， 帮助运营和维护人员及时获取最新的桥梁状态信息， 提前发现潜在问题， 并采取相应的维护措施， 从而保证桥梁的安全性和可靠性。

（二）BIM技术在桥梁维护过程中的优势

BIM技术可以提供全面、 准确的桥梁信息模型， 包括结构、 设备、 管线等各个方面的数据。通过这个信息模型， 维护人员可以直观地了解桥梁的结构和组成， 从而更好地规划和执行维护工作。BIM技术可以实现桥梁的实时监测和预警， 通过传感器和监测设备采集的数据， 结合BIM模型， 可以实时监测桥梁的状态和变化。一旦发现异常情况， 系统会自动发出警报， 并提供详细的信息， 帮助维护人员快速响应和采取相应的措施， 避免潜在的安全风险。BIM技术还可以支持维护计划的制定和优化， 通过对桥梁信息模型的分析， 维护人员可以评估桥梁的维护需求和优先级， 制定合理的维护计划。维护人员可以在BIM环境中模拟不同的维护方案， 并评估其效果和成本， 从而选择最佳的维护策略， 并优化维护资源。BIM技术还可以提供维护过程中的实时指导和支持， 通过增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术， 维护人员可以在实际操作中获得BIM模型的可视化展示， 以及相关的维护指导和说明， 从而提高维护人员的工作效率和准确性， 降低出错的风险。

（三）BIM技术在桥梁维护中的风险识别和预防措施

BIM技术可以通过建立桥梁的数字模型， 对潜在的风险进行识别和评估。通过模型的可视化和数据分析功能， 可以发现桥梁结构的问题、 设备的故障、 管线的老化等潜在风险。同时， BIM技术可以模拟不同的维护方案， 评估其对风险的影响， 帮助决策者选择最佳的维护策略。BIM技术拥有实时监测和预警系统， 通过将传感器和监测设备与BIM模型相连接， 可以实时获取桥梁的结构变形、 温度、 湿度等数据。这些数据可以与模型进行比对和分析， 及时发现异常情况， 并通过预警系统发送警报， 以便工作人员采取相应的措施。BIM技术还可以辅助制定维护计划和工作流程， 提高维护的效率和准确性。BIM模型可以对桥梁进行全面的检查和评估， 确定维护的重点和优先级。同时， 工作人员可以根据模型提供的信息， 制定详细的工作流程和操作指南， 确保维护工作的执行符合规范和标准。BIM技术还可以支持桥梁维护的信息共享和协作， 通过建立统一的数据平台和云存储系统， 可以将桥梁的相关信息和维护记录进行集中管理和共享。不同的维护人员、 设计师和监理人员可以在同一个平台上进行协作和交流， 及时更新维护进展、 交流问题， 从而提高沟通效率和工作质量。

五、 结语

综上所述， BIM技术在桥梁工程项目中的应用效果， 高度符合我国的工程施工安全要求及规范。同时， BIM技术更加关注人力资源和材料资源的管理， 可有效避免建设资源浪费的情况。因此， BIM技术是一项有助于处理施工问题的核心技术， 成功应用该技术可更加有效地发挥出其可视化优势， 保证桥梁施工的规范性、 安全性和科学性。

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