BIM技术在桥梁施工中的应用

高晶晶，邹俊桢，张金钥

(陕西铁路工程职业技术学院，陕西　渭南　714000)



BIM技术在桥梁施工中的应用

高晶晶，邹俊桢，张金钥

(陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000)

摘要：在桥梁工程中应用BIM技术能够更有效地进行桥梁施工管理、大幅度地减少桥梁施工安全隐患和更好地实现设计意图。文章结合BIM技术在桥梁施工中的应用情况，介绍了常用的BIM技术应用软件类型，分析了BIM技术在桥梁施工过程中的具体应用方法与功效。

关键词：BIM；桥梁施工；施工仿真；应用

0引言

2015年7月1日，住房城乡建设部发布了《推进建筑信息模型应用指导意见》，要求到2020年末，特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。这一指导意见的发布标志着国家从政策层面大力推广BIM技术，同时也标志着BIM技术在建筑行业的应用已进入一个相对较为成熟的阶段，可以预见的是BIM技术在建筑领域的应用必将带动BIM技术在其他行业的快速发展。目前在公路及铁路领域对BIM技术的应用处于积极探索的阶段，一些成功案例主要针对的是地形环境复杂、施工难度大的特殊结构物，如沪昆客专北盘江大桥、杭州市紫之隧道等。这些项目主要通过将BIM技术引入到项目施工过程从而实现各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理，从而有效地缩短建设周期和降低工程造价。

那什么是BIM技术呢？简单的来说，BIM技术是以包含建筑工程项目中的各项相关信息数据的三维模型为基础，对建筑结构的全寿命周期进行全方位的管理、协同工作，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。BIM技术作为信息化技术的一种，标志着基础设施建设领域大数据时代的来临。

1桥梁项目常见BIM技术应用软件

BIM技术在桥梁施工领域的应用尚处于探索阶段，目前市场上专门搭建桥梁BIM模型的软件还没有，所以桥梁BIM模型的建立主要是借助于其他领域的建模软件来完成的。常用的桥梁BIM模型软件有两种，一款是由法国达索公司针对于航天航空领域开发的CATIA软件，另外一款是由AUTODESK公司开发的用于民用建筑方面的建模软件REVIT，针对桥梁结构建模的优缺点分别对以上两款软件进行简单介绍：

1.1Revit软件

Revit是由AUTODESK公司开发的，而该公司开发的绘图软件AUTOCAD的应用面及普及范围非常广泛，Revit的操作界面及命令途径更容易被操作者所接受。Revit软件对于直线桥、支架等临时结构的建模功能非常强大，完成速度也较快。利用Revit软件建造的模型有轻微的渲染效果，模型外观比较美观，如图1。此外，利用Revit软件可以给结构赋予材质属性，能够简单地对桥梁结构进行材料的统计和管理工作，Revit软件可以实现碰撞检查，能够显示线段值、公式等，还能选择和删除多个线段中的单个线段，方便设计者读取信息和修改设计，能对早期设计进行分析，让施工过程变得更为清晰明白，为建造和施工准备提供便利，在制作钢筋模型时它能够提供标准的模具与参考，使做出

的模型更能真实反映钢筋的具体构造。

图1　利用REVIT建造的箱梁模型图

1.2CATIA软件

CATIA软件是一款计算机图形辅助三维交互应作图软件，主要用于航天飞行器的模型建造，所以它的精度非常高。作为专业的作图软件，CATIA软件在进行桥梁模型的建立时具有以下几个显著功能：

(1)可以根据地形数据(高程信息)，利用CATIA的Mesh面生成三维地形模型，然后根据地质调查资料，结合纵横断面构建地层面，从而形成地质模型，如图2。

图2　利用CATIA建造的地质模型图

(2)可以完成曲线桥梁(平面或纵断面上，纵断面上的曲桥即拱桥)的建模工作，如图3，这是其他的建模软件所不具有的功能。

图3　利用CATIA进行桥梁的曲线定位图

(3)CATIA在建模过程中可以将模型的尺寸进行参数化设置，因为它具有变量驱动功能，所以建模后期在对模型修改的时候只需要修改参数即可，大大减小了后期的修改、调整工作量。

(4)CATIA软件提供了知识工程阵列、用户自定义特征、超级副本等多种结构复制形式，大大减小了桥梁建模尤其是钢筋建模的工作量，钢筋建模的工作量可以减小50%～70%。

综上所述，两种软件在桥梁信息模型的建立过程中各有优劣，应根据桥梁项目的特点来选择合适的软件对结构进行建模。

2BIM技术在桥梁施工过程中的应用

(1)BIM技术可以实现桥梁施工中的多角度协同应用

桥梁施工的项目管理涉及到的参与方非常多，有建设单位、施工单位、设计单位、监理单位、材料供应单位等等，各方之间的协调沟通一直以来效率比较低下，严重影响桥梁项目的建设进度、质量和费用。BIM技术可以利用统一的项目管理平台，方便各方及时输入项目相关信息，同时各方也可以在自己的权限范围以内及时调用相关数据，达到生产协同，数据协同的目的，实现了建设信息的有效集成，实现了对海量数据的获取、归纳和分析，以便进行项目管理决策。利用BIM技术，能够很好地达到成本管理目标、进度管理目标、质量管理目标。

(2)BIM技术可以辅助进行更全面有效的桥梁施工项目管理

桥梁施工项目管理的过程是一个动态的过程，其中涉及到的结构构件非常的多，工序也非常复杂。在桥梁施工中引入BIM技术可以通过建立施工各阶段的控制模型，也就是过程模型，达到对施工精细化管理的目的，该模型能够更形象直观地展示出在某个时期桥梁应该完成哪些部位的施工。

引入BIM技术模拟出桥区的地形、地质模型，为施工场地的选址提供参考，同时也为施工钻机的选型提供了帮助，为下阶段的工作打下基础。与此同时，引入BIM技术还可以复核施工图纸上的相关问题，模拟优化施工工序。采用交互模式，实现施工过程的模拟和展示，如图4，可以将施工中实际测得的高程、坐标、方位角等信息跟模型中的相关信息进行对比，以确保测量数据准确无误，可以在桥梁施工的各个阶段、各个部位任意读取相应的混凝土方量和钢筋质量，为现场限额领料提供了精确的数据，很好地控制了现场的材料使用成本，如图5。总之，BIM技术可以更好地实现桥梁施工的全过程管理，能够制定更合理的进度目标和成本目标，能够更好地实现进度目标和成本目标。

(a)

(b)

图5　工程量的提取示意图

(3)BIM技术可以减少桥梁施工过程中的安全隐患

对安全隐患较大的一些重难点工程可以利用三维模型提前进行模拟仿真，比如某桥桥墩墩身施工过程中对模板进行吊装，模板会自由摆动，高空作业时摆动幅度更大，模板摆动区域为危险区域，利用BIM技术对模板摆动区域进行仿真，确定危险区域范围，在模板吊装时对作业人员进行安全指导，保证人员处在安全区域，如图6。而在墩身的施工仿真中作业人员在安装外模板时，可以用CATIA的施工安全性辨别功能发现判别原设计平台宽度是否合理，若操作人员作业困难且有坠落的风险时，为保证作业人员人身安全，可对将三角支架平台宽度进行及时调整。

图6　模板吊装的模拟仿真图

(4)BIM技术可以更好地实现设计意图——三维技术交底工作

修建桥梁时，桥梁中某些结构构件比较复杂，如某桥墩施工中预埋件种类较多(如检查梯、吊围栏滑槽，电梯、输送管和塔吊固定预埋件等)，以三维模型的形式直观显现出来，如图7，便于施工前对工人进行交底工作，更加直观，更加形象。同时预埋件位置之间，预埋件与墩身钢筋、预埋件位置与洞身通风孔及模板拉筋位置均存在相互干扰，通过干涉碰撞功能，能及时在施工前进行调整，同时在施工过程实时提醒作业人员在每循环施工中需要埋设的预埋件及管道。

图7　某桥墩透视图

再比如某大跨径钢管混凝土拱桥的劲性骨架连接杆件众多，空间关系非常复杂，现场如果仅仅利用二维图纸给工人进行交底，很容易出现工人无法完全理解设计意图，从而造成杆件加工安装错误的后果。而当现场引入BIM模型进行三维交底，如图8，设计者的设计意图一目了然，非常清晰。

图8　劲性骨架模型图

3结语

BIM技术的引入使得桥梁施工变成了一门艺术。BIM技术在我国桥梁施工中的应用已逐渐步入注重应用价值的深度应用阶段，并呈现出BIM技术与项目管理、云计算、大数据等先进信息技术集成应用的“BIM+”特点。对于今后桥梁施工中BIM技术的应用主要提出以下两点展望：

(1)虽然目前我国主要是在桥梁施工过程中引入BIM技术，但是理想状态是在桥梁的全寿命周期内都使用BIM技术，做到真正的信息模型。

(2)从单机应用向网络的多方协同应用转变。基于网络的多方协同应用可以更好地支持基于BIM模型的现场数据信息的采集，信息可以及时的获取和传递，可以对模型进行及时的存储以及分析，为BIM技术在工程现场的使用提供了必要的技术手段，另外，降低了管理各方沟通协同的成本。

参考文献

[1]洪磊.BIM技术在桥梁工程中的应用研究[D].成都：西南交通大学，2012.

[2]杨咏漪.沪昆客专北盘江特大桥BIM应用研究[J].铁路技术创新-专业应用，2014，(5)：55-57.

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[4]孙伟.基于BIM的桥梁建模技术及其应用[J].交通科技，2010(7)：82-85.

[5]李红学.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J].工程管理学报，2012，26(6)：46-52.

Application of BIM Technology in Bridge Construction

GAO Jing-jing，ZOU Jun-zhen，ZHANG Jin-yue

(Shaanxi Railway Institute，Weinan，Shaanxi，714000)

Abstract：Application of BIM technology in bridge engineering can more efficiently manage the bridge construction，dramatically reduce the bridge construction safety hazards and better achieve the design intent.Combined with the applications of BIM technology in bridge construction，this article introduced the common BIM technology application software types，and analyzed the specific application methods and efficiency of BIM technology in bridge construction process.

Keywords：BIM；Bridge construction；Construction simulation；Application

收稿日期：2015-12-07

文章编号：1673-4874(2016)01-0057-05

中图分类号：U445.4

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.01.013

作者简介

高晶晶(1985—)，讲师，硕士，主要从事道路与桥梁教学工作。