基于BIM技术的桥梁可视化施工应用研究

徐利

（山东智行咨询勘察设计院，山东 德州 253000）

0 引言

桥梁工程在现代交通运输中有重要作用。汽车数量增长、物流等相关行业飞速发展，对交通运输的质量要求也越来越高。为了满足现代经济发展需求，翻新桥梁、建设新桥梁工程越来越多。应用BIM 技术构建虚拟仿真模型，可以为施工人员提供更加可靠的数据支持，保证各项施工环节在合理规划基础上顺利完成。

1 桥梁可视化施工概述

桥梁可视化施工技术可以有效提升测量的精确性和施工效率，为后续施工提供可靠的数据支持[1]。其中，可视化指的是利用计算机技术（如图像显示技术等）将桥梁工程中相对抽象的数据信息转换成图像，更直观地展示工程信息，以便更清晰地了解、改进桥梁工程设计中的不足。

2 BIM 技术分析

BIM 技术可以构建三维虚拟仿真模型，为设计人员提供更加真实的建设场景，便于其制订更加合理可行的施工方案。BIM 技术在桥梁可视化方面的应用主要涉及数据集成与软件互操作。

第一，数据集成技术。该技术可以将不同来源、不同格式的数据集中在一起，为施工单位提供准确数据作为参考，且能实现数据共享功能。

第二，软件互操作技术。该技术可以协调不同数据信息，使施工单位可以利用数据实现桥梁工程可视化。与传统的CAD 图纸相比，借助BIM 技术建立的模型更加逼真和形象，在招标阶段和设计阶段均可起到有效帮助，有利于参与者高效沟通施工内容，因此在各类建筑施工中应用较为广泛。

3 BIM 技术在桥梁可视化施工中的应用优势

3.1 模型可视化

BIM 技术具有良好的可视化功能，可以全面展现桥梁构件的实际情况，帮助设计人员更加深入地了解施工要点，制订全面、合理的施工计划，不仅可以有效避免施工误差，也可以有效提升桥梁施工的标准性与规范性[2]。

3.2 体现构件之间的关联性

建设桥梁虚拟仿真模型时，该技术可以将每一个构件之间的关系串联起来，直观展现这些构件的功能与关联性[3]。便于设计人员更好地优化施工方案，保证桥梁施工的可行性。

3.3 保证数据完整性

BIM 技术可以完整、真实地采集施工数据，并对相关数据进行详细分类和解读，可帮助设计人员及相关工程参与人员更准地掌握施工内容，能够起到管理辅助作用。

4 BIM 技术在桥梁可视化施工中的具体应用

4.1 工程概况

某桥主跨为2m×220m，属于独塔斜拉桥。桥面主要采用错层方式进行布置：上层可通行机动车；下层可通行行人。桥梁主梁为整体式箱形断面，形式为组合梁；桥梁引桥为全预制拼装；道路等级属于二级；系杆共设置32 束，其中16 束为平面内曲线布置，主要用来对吊杆产生的横向分力进行平衡，所有系杆布设在钢箱梁内，锚固定在肋间平台之上；共有2 条拱肋，分别平行于拱平面之内，向外呈现不对称倾斜状态[4]。东侧拱肋计算跨径为300m；矢高为82.92m；拱平面横向倾角为66.54°。开展桥梁可视化工程时，主要采用BIM 技术构建虚拟仿真模型，大大提高了可视化程度和工程效率，具体模型设计数据如表1 所示。

表1 主梁BIM 模型设计数据

4.2 技术准备

在桥梁可视化施工中，施工人员主要采用BIM 技术的三维可视化功能提高桥梁可视化程度，应用该技术之前，需要做好相关技术准备。

4.2.1 做好施工现场调查

施工人员需要在现场收集地质信息、土壤情况、气候条件、水系情况等建设参数，以确保后续建立的三维模型更加形象、真实。

4.2.2 做好人员准备

由于BIM 技术在建筑行业中属于新兴技术，需要相关人员具备专业理论知识及实操能力，因此在开展技术应用前必须确保人员可以熟练操作技术软件，以充分发挥该技术在桥梁可视化施工中的应用优势。必要时施工单位可以对内部人员进行统一培训，主要内容为桥梁设计内容及BIM 技术应用要点，这样既可以节省部分人力资源支出（如人员招聘方面的支出）；也可以缩短施工周期。

4.3 BIM 技术应用内容

4.3.1 三维建模技术

该技术是BIM 技术中的核心技术，技术人员可以利用三维建模完成施工图纸设计、桥梁模型构建以及材料模型设计，在此基础上开展相关施工。

4.3.2 布置桥梁施工现场

构建三维立体模型后，施工人员可以根据桥梁设计模型针对性地对施工现场进行优化布设、合理调整，以便于高效开展施工。

4.3.3 施工模拟

借助三维立体模型，可以提前进行施工模拟以便发现施工中的技术问题及安全问题，并根据这些问题制订有效的改善措施，以此提高技术实施水平，保证施工安全性。

4.4 BIM 技术在施工管理中的应用

施工管理在桥梁工程中的作用不容小觑，针对一些较为繁琐的施工程序，可以通过BIM 技术的不同功能实现高效管理，如三维激光扫描等。可以以BIM 技术为基础，实现四维动态集成管理，如通过连接施工现场三维模型、施工进度计划及施工资源信息，借助RBCCE 软件完成各项施工管理，纠正一些管理偏差问题。

4.4.1 桥梁施工质量管理

在桥梁施工质量管理环节，需要管理人员模拟建设三维模型，根据模型分析现场可能存在的施工问题，动态管理现场施工进度、施工内容及材料采购等内容，构建更加完善的人员管理和材料管理制度，以此把控桥梁施工质量[5]。以材料管理制度为例，采购施工材料时，必须严格按照设计图纸要求制订材料清单，经过统一审批方可进行批量采购。材料入场之前，需要严格检查，如材料是否有瑕疵等；入场后储存在合理位置，避免与地面直接接触影响材料质量等。

为确保施工质量，管理人员可以采用BIM 技术进行施工工序管理，从而实现精细化管理，提高施工品质。首先，通过模拟桥梁建设全过程，使设计人员可以直观了解桥梁的基础结构。其次，设计人员可根据模拟的桥梁建设全过程充分考虑施工工序的合理性，便于及时找出问题，完善施工计划，保证施工工序的合理性。最后，再次进行模型模拟演示，检验优化后的桥梁工序，保证各项工序安排合理。

4.4.2 桥梁施工成本管控

利用BIM 技术可以有效管理材料成本、施工损耗等方面，避免不必要的施工浪费，从而提高工程的经济效益。此外，BIM 技术还具备较强的数据集成能力，其数据库可以覆盖桥梁工程的全部数据，各参与单位可以共享这些数据，以实现建设材料与价格的精准链接，准确计算施工成本和工程造价，并实现对成本的合理管控。

为降低施工成本，相关人员还需要做好施工进度规划，可以利用BIM 技术生成四维信息模型，展示桥梁工程施工量的变化，并通过动画对比计划进度和实际施工进度，找出差距，调整施工计划，缩短施工时间，以降低施工成本。

在管理施工原材料方面，还可以借助二维码扫描和RFID 技术，将真实构件数据信息与三维虚拟模型关联起来，实现四维材料管理。利用BIM 模型准确计算桥梁工程所需材料总量，并自动生成材料下料单。在原材料进场之前，可以通过扫描二维码了解实际库存情况。安装构件后，再次扫描二维码以获取当前的原材料剩余数量，并根据工程进度和资金预算制订更科学的材料采购计划，实现材料成本控制。

4.4.3 桥梁施工安全管理

可视化技术不仅可以用于施工管理，监管人员还可以通过现场模拟了解施工中存在的安全隐患，从而制订更合理的安全管理制度。同时，可以在现场布设全面的安全设施，确保施工人员的安全，避免发生安全事故造成经济损失和工程停滞。进行桥梁工程安全控制时，相关人员需要建立预警机制，防止重大危险源的出现，并在每个工序开始之前进行现场施工工艺的模拟和技术交底。

第一，安全技术交底。通过提高现场施工人员的安全意识，使其更好地了解和掌握施工内容，可以避免后期施工中出现不规范的施工操作等问题。利用BIM 信息模型直观展示桥梁施工要点和难点，可以确保施工人员准确理解施工内容，不仅能实现施工的透明性，还能提高整体施工效率。

第二，安全设施的三维布置。可以借助BIM 信息模型将桥梁施工现场中的重要安全设施布置在显眼的位置，如变电箱、灭火器等设备[6]。一旦发生安全问题，现场人员可以快速找到事故区域，并采取相应的急救措施，提高现场安全管理效果。

4.5 BIM 技术在施工测量中的应用

首先，进行桥梁数据测量之前，可以利用BIM 技术模拟现场的地形情况，构建真实的地质模型，以提高测量工作的精度。其次，通过模型可以发现实际测量与设计图纸之间的矛盾点，并及时在测量前做好计划调整，确保测量作业更加高效、准确。最后，BIM 技术的交互模式可以展示和模拟测量施工内容，并对比测量不同参数数据（如高程、方位角、坐标等），使最终测量数据更加准确。

技术人员可以使用RBCCE 软件创建桥梁的三维数据模型，并根据模型计算施工信息，完成一体化的测量作业。第一，可以生成桥梁的平面布置图，包括支座、桩基、垫石、承台、墩顶、墩身和主梁等主要构件。通过平面图可以检查桥梁布置的数据，如检查左右梁缝设置是否符合要求。第二，可以查询不同构件的三维坐标，并使用表格进行批量输出，作为检查桥梁施工坐标放样和测点的检查参照。

4.6 可视化施工模拟

首先，可以利用BIM 技术对桥梁施工进行可视化模拟，以计算连续桥梁和刚构桥悬臂的数据。其次，使用RBCCE 软件的不同模式，设计和优化常见的临时结构，并计算和查询结构数据。最后，可以利用自动生成的三维MIDAS 模型完成桥梁施工三维空间计算，如挂篮、不同类型的梁柱支架、托架、碗扣满堂支架、模板、钢板桩和钢便桥等。计算完成后，可以优化结构设计，以提高建设质量。

由于模板在吊装过程中会出现不规则的摆动状态，且随着吊装高度的增加，摆动幅度也会增大，存在安全隐患。因此，管理人员可以利用BIM 技术进行模拟施工，并制订施工计划，用于指导现场施工人员作业。

第一，严格按照模板施工设计图纸进行施工准备，清理模板表面，涂抹适量的色拉油，确保涂抹均匀，避免漏涂。

第二，对模板进行抛光，保持表面的光洁度和平坦度，确保模板的边角顺直、洁净。将模板分堆摆放，以便有效控制组合模板的拼缝严密度和平整度。

第三，在吊装过程中，必须有专门的指导人员指挥吊车，明确指挥信号，以确保施工的安全性。同时，在高空吊装时，要做好模板外侧加固，防止模板因摆动幅度过大而掉落。

第四，先吊装平面模板，再吊装圆弧模板。吊装至设定好的位置后，使用斜撑进行加固处理，连接墩身模板后开始吊装。

第五，根据编号进行模板组装。模板就位后，使用双面胶带连接板块和板层，避免浇筑时出现漏浆影响模板承载力。胶带边缘必须与模板边缘处于同一水平线，以免产生错台或者凹槽，影响混凝土外观。

第六，全部模板组装完成后，及时进行加固处理，以确保模板的稳固性。

5 结语

BIM 技术在桥梁可视化工程中的应用，能够大幅提升施工效率和施工质量，使桥梁工程整体质量得到有效保障。为此，施工单位应积极采用该种技术，为设计人员、施工人员以及管理人员提供真实数据信息，通过各方高效配合，使桥梁施工顺利竣工。