BIM技术在桥梁工程中应用研究

陈元曦

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400067)

1 引言

伴随着这几十年国内经济的飞速增长，“西部大开发”“一带一路”发展策略的快速实行，我国交通的建设范围从东部的平原逐渐向西北部的山区进行演变，地形复杂、环境艰苦，让各类桥梁的需求量大幅增加[1,14]。BIM它以3D技术为根基，整合了结构建筑物工程中的各类相关讯息，最终形成结构物模型，可以对项目设备实物与功能做数字化描述，同时具备模型信息完善性、相关性、统一性等优点，特别适用于相关关系复杂、同时要求多方协作的项目，备受国内外学者的喜爱。

2 BIM技术在桥梁设计阶段的应用

在桥梁设计时，通常需要总工程师、项目经理、项目负责人、路线设计工程师、桥梁设计工程师、资料管理员、图册编制人等六大角色同时合作完成，每个个体之间相互依赖、串联的特征非常明显，一定程度上限制了设计脚步[10]。由于桥梁工程结构的复杂程度和技术难度都非常的高，BIM在桥梁工程中的运用，还远远不够成熟，但BIM技术在桥梁结构设计与施工上的运用价值是不可估量的，具体分析如下。

(1)将模型可视化，有助于结构设计的方案在项目设计团队之间更充分、高效地交流，讨论并决策，保证了设计的质量以及设计的时效性[2.3]。

(2)BIM软件通过将桥梁设计中的标准、思想、原则等抽象化参数进行描述，自动适应了关联约束关系和装配关系之间的关系， 保证桥梁的自动化、先进化的要求[4,5]。

(3)BIM软件让桥梁工程的设计资料可以共享，相同模型的核心数据能够共同享用于桥梁结构的设计方案、评估安全、设计技术和设计施工图，避开了不同工作需要建立不用模型的麻烦，使各种数据得到统一。

(4)参数驱动、关联度高的桥梁模型可以高度匹配桥梁在设计过程中，多个校审有可能带来的方案设计的频繁变动，使效率得以保障[6.7]。

(5)BIM现在可以做到自动化绘图，不仅可以出图桥梁结构的3D模型，以此可以用于方案评选、展示、模拟仿真等，还能出一些适合工程交付的二维图纸，很大程度上减小了手工出图出现误差的尴尬，效率成倍提高。

(6)统一的BIM模型，同时还可以实现桥梁设计关键指标的分析与统计和复核审核等功能。

3 BIM技术在桥梁施工阶段的应用

(1)BIM实现了桥梁建设中的多方合作同时进行的理念[8]。它能够使用全部统一的建设项目管理平台，各方联系途径大大缩短，精准对接，同时每一方均可以在自己管辖范围以内充分调用相关数据，做到生产协同，数据同步的目的。使用BIM 的技术，各种目标得以较好的实现，建设、施工更能避免盲目性。

(2)BIM在桥梁建设时，引入BIM技术的管理平台，通过制作管理模型，对施工进行精准化控制，此模型可以更形象、直接地反应出具体管理阶段的工作内容，令效率大大提高。还可以对施工图纸进行复核，模拟施工工序。

(3)BIM将施工过程中可能出现的隐患降到了最低。施工中最大的隐患就是不清楚施工环境，而BIM技术可以模拟施工环境。比如桥墩施工时吊装模板，该模板可以晃动，高空作业若存在大的晃动，安全问题就尤为突出。运用BIM技术可以模拟施工现场的环境，计算晃动的幅度，可以根据计算结果指导工人安全施工。

(4)BIM使设计意图更容易体现：3D技术工作交底。桥梁建设时，某一些部位的构件是很复杂的，如桥墩施工中有许多预埋构件(如人员检查梯、一些吊杆滑槽，升降机、运输通道和塔吊固定所用的预埋件等) ，采用3D模型形式，更为直观。

4 BIM技术在桥梁运维阶段的应用

(1)可视化运维模型。大跨径桥梁结构可以使用BIM平台对巨大的三维运维模型进行透彻分析、观察，乃至于桥梁上哪一颗构件发生破坏都能及时知道[10～13]。

(2)整合化的项目数据资料，形成完善的桥梁技术文件档案[9]。使用BIM技术对各个方面的建设进行整合，比如水电、暖通等，从实际管理效率出发，制定完善的管理系统，不浪费资源，构件完善的数据库，方便多次使用，为各个不同的管理部门提供了适用于其自身的管理模式，大大增加了管理的效率。

(3)用BIM技术对现在存在的桥梁结构进行数量上的统计，并记录在案，若认为操作可能带来的误差就可以很好地进行规避[15]。

(4)使用BIM平台对灾害进行模拟，可以真实地看到灾害现场，进行对比分析得出灾害处置方案，主要是以保证人员安全为主。

5 未来展望

解决BIM 技术在关键节点应用中存在的问题，尝试将其完整连续地应用于整座桥梁的施工过程。在运营维护阶段，应当重视BIM 技术在运维阶段的应用研究，明确BIM 技术在运维阶段的应用需求，并建立相应的管理系统和管理规范。通过BIM技术引入建设管理，为建设、施工单位带来精细化管理的改变。这些改变不仅提高了生产效率，也必将带来桥梁工程生产模式的新变革。