BIM技术在市政钢结构桥梁中的应用

李晓权 高磊 佟帅 宋立民

中铁三局集团第四工程有限公司 北京 102300

在市政钢结构桥梁工程中，因为钢结构的桥梁较为复杂，导致在设计与规划阶段便存在许多难题，而BIM技术的引进则有效解决了这些问题，同时也为工程的各个开展阶段提供了很好的便利，起到了明显的辅助作用。BIM技术便是利用三维建筑模型建设以及数据分析模块来为钢结构桥梁工程的决策与开展提供更加直观的数据支持，还能够有效降低设计阶段与施工阶段存在的偏差问题，提高设计方案的准确性，和施工流程的有序性。

1 市政钢结构桥梁工程中BIM技术的作用

BIM思想是由上个世纪70年代时在美国产生，当时在欧洲国家具有非常普遍的应用。相比之下，我国对于BIM技术的应用与研究起步较晚，目前仍然处于开发和探索过程中，尤其是钢结构桥梁工程方面，BIM技术的应用经验仍然稍显不足。结合相关数据得知，我国路桥工程及市政桥梁工程中，钢结构桥梁的占比只有2%左右，而在美国，钢结构桥梁的占比却已经达到了33%，日本国家则占比41%。近几年，桥梁工程的材料成本与人工成本倒挂，钢桥与混凝土桥经济逆势进一步缩小，因此钢结构桥梁工程也逐渐发展起来。BIM技术在道路桥梁工程中的应用十分广泛，甚至已经成为当下建筑领域重点关注的技术手段，也是建筑行业步入信息化的主要依托之一。针对钢结构桥梁工程来说，仍然面临一些问题，如工程信息传递效率问题，通过BIM技术的应用，可以将复杂的建筑外观和节点都更加具象化地呈现出来，有效处理工程的各种信息，同时根据这一特点也有利于设计人员解决现场施工中的问题，为工程的各个阶段提供便利[1]。

2 BIM技术在市政钢结构桥梁工程各个阶段的应用

2.1 工程概况

沈阳市快速路PPP项目长青街与浑南大道快速路节点工程桥梁全长共计2公里，高架桥上部结构全部采用钢箱梁和钢混组合梁形式。高架桥主线标准段面宽23.5m，在AB线定向匝道处局部加宽为42.26m，桥上保证双向六车道布置。A线匝道宽8.25m-10m，为单向两车道布置。B线匝道桥宽为8.25m，为单向两车道布置。钢箱梁加工对于技术具有一定要求，同时吊装施工的难度相比较大，在焊接时容易产生形变现象，进而使得钢梁架设的线形不够美观，基于此，该工程在钢箱梁桥施工方面利用BIM技术来进行优化。

2.2 设计规划阶段的应用

对于市政钢结构桥梁工程来说，BIM技术在设计规划阶段的应用主要分为以下几个方面：其一，三维建模。设计人员能够结合工程的实况来收集相关部位或流程的信息，从而建立一个相对的构建对象。传统的工程设计虽然具有结构图与细节上的细部图，但却并不具备较为灵活的延展性，而利用BIM技术则可以构建参数化的工程建筑模型，可以针对该模型进行随时调整修改，为设计方案的调整也提供了极大便利，如通过BIM技术中的Solidworks软件便可以在输入信息后构建建筑模型，在模型建立完毕后还能够随意修改；其二，模型的计算分析。设计规划工作需要针对工程建筑模型进行计算和节点分析，通过BIM技术的应用能够提高建模效率，并在同一个模型中实施多个部门的协同设计，根据模型的数据来完成计算和分析；其三，图纸输出。传统的钢结构桥梁施工规划需要利用二维的软件来输出图纸，不过在其中需要保证图纸绘制的精度，若由于人为操作或设计等原因出现错漏，则可能对整个工程带来严重影响。而利用BIM技术，应用三维软件设计便能够有效呈现出建筑模型的集合特点，若条件充足，甚至还可以直接输出三维模型，和钢结构加工生产商进行接轨，能够进一步保证工程的质量，规避误差问题。

2.3 在施工开展阶段的应用

将设计规划阶段所建立的三维模型直接应用到施工的开展环节，并结合桥梁工程的数据与时间轴，在原本建筑模型上加入时间维度，形成一个4D的建筑模型。在将这种4D建筑信息模型应用到施工环节，从而进一步展现BIM技术在钢结构桥梁工程中的应用价值和应用优势。

针对施工阶段产生的信息数据进行收集与处理，建立数字化的工程建造系统，因为钢结构的数目一般较多，而结构与结构之间的联系性关系也较为冗杂，传统的施工只能完全依靠图纸来施工，而图纸本身也有可能存在一定隐患，从而导致钢结构拼装存在偏差。而BIM技术的应用能够实现自动校准和虚拟拼装、碰撞检测等功能，节约现场拼装的误差，并降低成本投入。以BIM技术作为基础的4D工程模型还能够优化材料管理与施工组织规划，利用RFID射频识别技术来实现物流管理信息系统对施工阶段的物料信息进行跟踪与监管，提高资源的利用率。利用BIM技术，可以进一步改善施工现场的场地布设以及资源配置，从而提高工程的整体质量，节约成本投入，加快工程进度等。

市政钢结构桥梁工程施工过程中，涉及的部门也比较多，BIM技术通过自身优势来构建网络化平台，利用建筑信息模型来实现建筑信息的实时共享，确保业主和施工部门以及设计部门等多个部门都能够实时明确工程的开展进度及施工方案的变动等，同时还能够促进各个部门进行文件交互、沟通协商等。利用BIM技术的数字化建造系统能够承载多种信息，保证市政钢结构桥梁工程的各方面信息都能够被各个部门掌握，从而避免施工中存在的各种误差与问题[2]。

3 结语

对于市政钢结构桥梁工程来说，传统的设计模式和管理模式仍然存在一些不足，导致工程开展过程中常常出现各种隐患，而BIM技术的应用则能够将工程信息更加具体且直观地表现出来，更加方便理解。同时，BIM技术的应用还能够提高管理工作的力度，为质量管理和安全管理提供更加便利的条件，以及起到了节约成本、加快进度的效果[3]。