基于BIM的虚拟施工技术及其在桥梁工程中的应用

张晶鑫

(陕西建工机械施工集团有限公司)

1 引言

建筑业的迅猛发展，促使桥梁施工技术也在不断的完善和提高，从整体发展来看，桥梁工程外型越来越新颖，结构越来越复杂，涉及工序多、工艺杂、施工难度大，对施工技术和施工管理要求高。BIM虚拟技术的出现，在很大程度上为桥梁施工技术提供了新的技术支持，但也要认识到，当前桥梁施工中仍然存在一些问题，阻碍了桥梁施工新技术的顺利实施。这就需要施工技术人员结合桥梁施工的实际情况，积极探讨并运用BIM虚拟技术，重视BIM虚拟技术的认识和掌握，了解BIM虚拟技术的内涵等，从而保证在具体的施工中能更好地发挥其作用，不断提升我国桥梁施工的整体质量和水平。

2 BIM虚拟施工技术的概述

BIM虚拟技术是以信息模型的形式，可用来展示施工的具体计划，并将空间与时间信息等相结合，最终形成4D模型，从而让整个施工过程更直观、具体。

结合这些研究，当前比较流行的说法是借助数字化的表达方式，针对工程具体项目特点，为施工的开展提供信息资源。当前，三维技术及数字化技术等在桥梁施工中得到了一定的应用，在具体的建设中，结合工程项目实际，能全面深入了解与项目相关的信息，从而推动项目的顺利开展。

3 BIM虚拟技术在桥梁施工中的作用分析

1）在桥梁工程施工前，BIM虚拟施工技术模拟整个施工过程，让施工技术人员能在施工前熟悉每项工序的操作，并对各部件进行精确定位，保证了桥梁工程的精细化管理，工程质量也得到很好的保障，确保了优质精品。

2）利用BIM的4D相关数据库，虚拟施工技术可以快速、准确地获取过程中基本的数据量，为工程施工计划的制定，提供及时、准确的数据支持，同时也为成本管理与控制提供了数据支持。

在传统的桥梁施工中，往往很难实时地计算出工程项目支出的费用，已经支付的费用，应支付的总费用，不能及时反映项目的动态费用及项目的时间成本等，更不能根据具体的施工进度，及时变更图纸，准确地获取合同规定的工程造价，而BIM虚拟施工技术中4D相关数据库的建立，三维图形的虚拟建设，能确定相关的参数区域，实施过程中进行数据的对比，为数据指导施工提供相应的依据。

3）根据BIM技术模型，优化虚拟施工，提前反映施工难点。在动画渲染的基础上，实现了建造过程的可视化展示。借助BIM虚拟施工技术的有效展示，能把复杂的空间标准设计更直观地展示，方便了施工技术人员的理解和使用，也有效避免了施工技术人员在查看图纸等过程中，因理解偏差等出现的施工错误等问题，减少桥梁施工的误差。

4）采用虚拟仿真技术对方案进行优化，确保绿色施工。工程大中型设备的安装，三维模型将动态地显示设备吊装过程。如果发生碰撞，程序将自动发出报警，技术人员可以修改塔机或起重机的参数，直到吊装仿真满意为止，技术人员可以根据仿真路径和吊装设备对吊装过程进行改进，起重设备的选型与参数可以得到调整，直到模拟工作顺利完成。

5）与计算机信息处理技术的利用。现代桥梁施工中，信息技术和计算机技术的应用，大大提升了施工的技术。将BIM虚拟施工技术与计算机处理技术等结合，在了解桥梁施工组织设计中，相关参数设计、施工进度的监控等方面都发挥着不可替代的作用，在桥梁施工管理中，借助计算机等手段，分析相应的数据，并对施工进度、施工技术等进行强有力的监控，及时发现施工模拟和施工现场出现的问题，积极采取纠偏和改正措施。

总之，BIM虚拟技术在桥梁施工的前期、设计阶段、施工阶段和竣工验收阶段等都发挥着积极的作用，尤其是一些结构复杂、体量大的桥梁施工组织设计中，BIM虚拟技术等多种信息化手段的利用，对提升工程建设效率和保证工程建设质量意义深远。

4 BIM虚拟技术在桥梁施工中的应用

4.1 桥梁工程施工的应用背景

在传统的桥梁设计中，建筑师会选择实体的模型，并根据具体的结构造型等进行改造与模拟，计算荷载，但是这种方式会消耗大量的人力和物力，影响设计方案的调整等。计算机技术的发展，三维建筑模型也逐渐出现并得到应用。三维技术模型能形成具体化的桥梁建设效果图，但这些图像的生成，无法客观反映与桥梁建设之间的有关信息，因此，BIM虚拟施工技术的出现，能实现桥梁施工的信息化建设。

4.2 桥梁施工中BIM技术的应用

现阶段，BIM虚拟施工技术在桥梁施工中的应用，有效节省了施工的时间，也大大减少了成本，缩短了工期，从技术层面来讲，BIM虚拟技术与其他现代桥梁施工技术的融合使用，在有效发挥BIM可视化交底等施工技术的同时，也提升了施工的效率。BIM虚拟技术在桥梁施工中的应用，主要体现在以下几个方面：

1）施工组织设计

施工组织设计是桥梁建设的关键，能明确桥梁施工的具体方向。桥梁施工具有特殊性，其中所涉及到的施工项目多，对其中每一个分项的施工，都需要编制相应的施工组织设计，施工组织设计的编制，要根据桥梁的建设规模、复杂程度等具体进行，并且要保证施工组织计划的科学性和合理性，对计划进行反复修改优化，最终才能用来指导具体施工。

2）碰撞检测算法

桥梁施工中，将虚拟现实、计算机图形学等技术结合在一起，尤其是桥梁虚拟施工过程的模拟，能保证碰撞检测的准确性，这样更有助于后续施工的进行。

现阶段，在桥梁施工中，通过BIM虚拟施工技术建立一定的施工过程模型，这样能有效提升施工效率，指导施工，模拟施工过程，将大部分施工盲点解决于模型模拟中，同时也要认识到BIM虚拟技术在桥梁工程施工中的应用，是一个比较复杂的系统，对施工人员的专业技术水平等要求比较严格，需要相关人员的共同配合，才能有效发挥其作用。

5 结束语

综上所述，通过分析BIM虚拟施工技术在桥梁工程建设中的应用，可以看出其在桥梁施工和管理过程中起着重要作用。但由于诸多因素的影响，在具体的应用过程中，一些施工技术人员对该项技术认识程度不够，无法熟练掌握BIM虚拟施工技术要点，阻碍了该项技术的进一步应用，也影响到桥梁工程实施的高效组织。因此，未来发展中，施工技术人员应更加熟悉和了解BIM虚拟施工技术的内涵和运行特点， 以及在运作过程中应重视信息体系的建立，成本的控制管理，以及现场施工管理的指导。做好前期策划编制，中期建设和后期管理维护环节，提升桥梁建设的整体水平。

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