BIM技术在公路桥梁施工中的应用技术

BIM技术在公路桥梁施工中的应用技术

李奕汐

湖南湘江工程建设有限公司

摘要：BIM技术相对于传统的桥梁施工方式来说，具有显著的优越性：首先，建立三维 BIM模型，可以在施工前就发现二维施工图纸中的问题，并对其进行优化，从而减少了工程返工的浪费；二是运用 BIM模型，将时间、人力、材料、机械设备等因素结合起来，对工程进度进行模拟，使施工组织方案得到最大程度的优化，从而达到最大限度地提高工程建设的效率；三是以 BIM模型为中心，构建了参与方工作的统一信息流，实现了信息壁垒、协同施工、提高项目质量。

关键词：BIM技术；公路桥梁施工；意义技术

引言

近年来，我国的桥梁工程已步入高速发展时期，随着城市化的加快，各个地区在公路建设上的投资日益增加，尤其是在桥梁建设上。然而，在全行业增加的情况下，并不代表所有的建筑公司都能从中受益，造成这种现象的主要原因有：建筑材料的成本增加、人力成本的增加，以及建筑工人的劳动生产率逐年下降，已经成为了建筑行业的一个难点。

1.概述BIM技术

BIM技术是近几年高速发展起来的一种新兴技术，在国内的公路桥梁建设中得到了广泛的应用。公路桥梁是我国城市道路交通的主要结构，其施工过程往往表现出如下特征：施工环境复杂，地质条件复杂，施工进度、质量、安全等方面都存在着较大的难度。由于结构比较复杂，采用传统的二维结构设计方法，其细节结构不清楚，在施工中经常出现返工现象。另外，由于桥梁工程的安全质量管理涉及到施工、设计、监理、施工等多个方面，因此，传统的施工管理方式往往会导致信息的孤岛和效率低下。

2.BIM技术应用在桥梁施工中的优点

2.1.实现集约化高效施工

传统桥梁工程施工中由于信息化技术尚不完善，因此对施工现场的人员、材料、设备等无法做到实时、有序的精细化分工，加之施工监理与施工人员进行施工信息的传达或落实过程中容易出现偏差，使得在多数情况下依赖人工或半人工而做出的各项施工决策出现了问题，即在桥梁工程信息化建设程度较低时或尚未应用任何桥梁工程施工模型时，无法实现集约化的高效施工。这种情况下容易发生施工材料浪费、施工人员冗余等现象，使工程总体的施工进度拖延、施工效率低下。基于BIM技术的桥梁施工信息模型，可以完成集约化的高效施工，对施工人员、施工材料和施工设备等进行宏观上的协调和统筹，做到上述施工信息在特定施工场景中的最佳匹配，保证各施工环节利用效率的最大化。

2.2.实现动态可视化施工

传统的桥梁施工方式有许多不足之处，比如有些施工场景不能实现动态可视化施工，不能实时获取施工资料，仅靠施工人员、材料、施工设备的配置，由于建筑工程信息传递、共享、更新比较单一，在建设过程中易产生信息孤岛、信息障碍等不利条件，难以有效地控制工程质量。基于4D-CAD技术的 BIM体系结构，可以将不同施工场景中的细节信息与 BIM模块进行动态关联，并能对建筑模型和方案进行可视化表达，从而实现对桥梁工程的动态可视化。

2.3.优化设计方案

桥梁工程的设计方案对桥梁的质量、安全、工期和成本等都有直接的影响，桥梁各部分的施工都是严格依据设计方案而进行的，因此设计方案不能出现任何偏差。为制订一个安全、合理、可控的桥梁设计方案，应实地考察桥址附近的地质构造、水文气象等环境因素，并综合考虑该区域可能发生的地质灾害等情况，可借助于BIM技术进行设计方案的优化。根据施工设计原始图纸使用BIM技术进行三维建模，例如通过调用模型中的“构件库”和“节点库”，桥梁施工过程中所用到的常规部件便一目了然，再次输入构件数量和节点参数，方便后续对构件和节点进行深入的设计、修改，最终达到优化设计方案的目的。

2.4.实现数字化施工

BIM技术的不断发展，使得整个工程的施工变得简单、有序，特别是在钢结构等预制构件的生产中， BIM模型不但可以根据所需的加工信息快速生成特定的加工项目，而且可以根据需要，自动生成最合理、最高效、最经济、最安全的生产路线。另外， BIM技术还可用于金属零件的焊接、数控机床的切割和更加复杂的零件的加工，三维模型的建立可以弥补 CAD等二维辅助工具在指导加工中的缺陷。同时，利用 BIM技术建立的数字化桥梁施工模型，可以快速地对大量的构件、材料进行统计、分类、汇总。

3.BIM在桥梁施工进度管理中的应用

3.1.BIM虚拟施工以掌握工期进度

BIM软件系统架构具有工期进度约束功能，具体做法是在BIM系统中引入时间（T）维度实现4D虚拟化施工的模拟，在BIM虚拟施工进程中，可随时比较直观地查看施工进度，通过对比实际施工情况判断当前施工进度是否符合预期，判断各施工场景的人员、材料和设备使用情况。BIM虚拟化施工能最大限度地保证软件上的施工进度与实际施工进度相一致，对于下一步施工场景，BIM软件系统会智能地给出施工建议，工程技术人员通过现场施工监控画面判断是否符合施工规范要求，对施工现场违规的施工行为及时纠正，使各施工部分的质量均满足工程要求。

3.2.利用BIM对构件进行加工

在 BIM软件中，材料处理模块可以对桥梁工程部件进行一次加工和二次加工，从而达到对桥梁构件进行数字化加工的目的。以钢桁架为例，利用 BIM软件预先设定有关的尺寸参数，并利用 BIM软件对某些复杂的节点进行自动切割、下料，从而获得符合规范的钢桁架。从 BIM建模到 CNC加工，实现了自动化、智能化的加工，高精密的测量与切削标准，为高品质零件的加工与抛光提供了可靠的保证。

3.3.BIM三维实体建模

为有效分析BIM技术在西湾大桥施工中的应用价值，使用BIM系统架构对该工程进行三维实体建模，建模过程包括多个任务，即搭建工程实体模型、优化施工工艺、检查校准模型和模型深度调整优化，最终达到施工模型与实际施工进度同步的目的。建模过程消耗的时间较长，其间可能需要数次反复进行修改。根据施工资料图上所标注的桥梁各构件数量和尺寸，正确无误地输入BIM三维建模软件中，对系统报错的参数应仔细核对，当全部的施工参数都输入完成后，再次进行数据量的校验，保证BIM三维实体建模结果与设计施工资料上的信息全部一致。

4.结束语

综上所述，BIM技术不是单纯的把建筑的各种信息综合起来，它是一种智能、高效、低风险的数字化技术，可以把各种不同的建筑参数模型有机地结合起来，在不同的建筑要素之间建立起一个信息传输的渠道，从而使建筑工程的整个生命周期中的信息和数据的实时共享。可为项目设计与施工队伍搭建一个在线协作平台，大大提升了项目的工作效率，同时也能及时发现问题并进行整改，保证了项目的质量。目前，我国在 BIM体系结构基础上进行的桥梁建设技术还处在初级阶段，需要注意的是 BIM体系结构中的各种施工参数都是根据原有的设计图纸和现场的实际施工环境来确定的，只有了解了 BIM体系结构的特点，了解了 BIM在实际中需要解决的问题，才能真正地发挥 BIM技术的作用。

参考文献

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[2]陈利伟.BIM技术在公路桥梁施工模拟及监测中的应用研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2022,24(01):10-13.

[3]邢宝亮,田海燕.BIM技术在公路桥梁施工中的应用[J].中国公路,2021,(24):104-105.