桥梁工程全生命周期中BIM技术的研究和应用

2022-06-14 09:41:52 来源：人民交通字体：大中小

贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司|陈伟

摘要：对于BIM技术在桥梁中的具体应用体现在整个工程的设计阶段、建筑施工、管理运行等各个环节。早期的工程设计，设计方案的协作各方通过BIM 技术所提供的共享数据信息的分析，准确判断和执行施工过程中的各项指标并及时反馈得出结论，以顺利推进桥梁工程项目的施工创新。本文就BIM技术在路桥隧工程中的应用展探讨，以期为相关工作起到参考作用。
【关键词】全生命周期；BIM；桥梁；施工；设计；运维
1.BIM技术概述
BIM也被叫做是Building Information Modeling，BIM技术贯穿项目的各个阶段，能够有机的将数据整合起来。一个项目从开始规划到后期的建设运营维护都需要不同的软件实现，从规划、概念设计开始阶段，通过3dxs、kechup等三维软件对效果进行设计，在设计阶段，通过CAD等相关绘图软件将具体的内容设计出来，在施工的过程中利用纸质的施工图纸进行针对性的施工，在后期运营维护的过程中，通过二维竣工图来进行判断和分析，各个阶段都需要有效的衔接，而在BIM技术出现之前，这种对接无法直接实现，衔接过程中往往会出现一些问题，而在BIM技术出现后，通过软件的配置和设计，有机地将这些数据整合到一个数据库当中，相关的管理人员和设计人员可以对任何阶段项目信息的数据进行获取。这样在路桥领域、建筑领域，BIM改变了人们传统的项目管理思维。
2.项目概况
某桥梁工程是A市的一个重点公路工程，其位置在市东郊的关键区域，肩负着连接东西区的重要责任，是极其关键的交通枢纽桥梁。在建设的过程中，整个大桥的全长可以达到1376m，在岸上设计施工的过程中主要使用的是30m 跨左右的现浇混凝土连续梁结构，水面部分主要通过截面形式相同的钢箱梁结构。
3.桥梁工程全生命周期中BIM技术的研究和应用
3.1BIM技术在设计过程中的应用
3.1.1地形地质模型及结构模型。本工程设计阶段，运用BIM进行参数化建模。首先将地形模型建立起来，通过使用无人机航拍、卫星图、激光扫描等技术获得相应的地形模型图像信息。卫星图更容易获得信息，但是卫星图获得的信息精度有限，通常条件下民用卫星获取的精度不高。在设计的过程中，这样的地形模型精度无法达到工作的需要，而无人机航拍以及激光扫描等在精度方面可以达到要求。通过实际分析发现，旋翼式小型无人机就能够进行基坑开挖防护等小范围的地形抽模，然而在高速公路等大范围地形抽模等还需要大型固定翼无人机，可以有效的将场地模型和工程模型结合，在工方案和投标设计方面可以更好的进行选择和优化。形成土木工程结构的标准构件库，可以快速的进行参数化建模，标准构件库可以随着工程实例的增加进一步完善，形成单位的核心竞争力，特别是在方案研究的过程中，丰富的图库能够将方案比选的工作有效的完成。
3.1.2碰撞检查。在BIM技术当中，碰撞检查是非常重要的内容，在时间流程碰撞和几何碰撞方面应用较为广泛。在设计的过程中可以有机的针对几何碰撞进行分析。从桥梁设计的角度而言，主要是结构钢筋碰撞、预应力筋的碰撞以及机电管线等相关管路的碰撞。通过BIM技术进行设计，可以有效的进行碰撞检查，发现设计过程中出现的问题，让设计质量大幅度提升。

图1碰撞检查
3.1.3设计分析一体化。在设计的过程中往往需要多次进行方案修改，修改后的方案需要重新进行整体计算，以便对其合理性进行验证。此过程中如果设计模型不能直接用于进行总体计算，则需要另外建立一个总体计算模型，这样会导致效率大幅下降，另外在操作的过程中两个模型在一致性方面往往不尽如人意，会因为相关的人为因素而产生错误，所以BIM技术与结构分析软件融为一体是当前软件厂商研究过程中的重点。
3.2施工阶段的BIM技术应用
设计过程中生成的BIM模型和施工过程进行无缝对接是当前BIM应用过程中的一个重要趋势。BIM 在使用的过程中可以仿真模拟各种结构构件，主要包含了吊围栏滑槽、塔吊固定预埋件等，在操作的过程中可以通过BIM 管理平台与用户手机客户端对接，这样可以快速地将BIM 模型的各种结构构件三维截图、相关施工过程模拟视频和施工进度，材料使用情况等直接发送到现场技术人员手机上，在操作的过程中能够实现桥梁施工的可视化交底，避免在交底的过程中出现信息缺失和损耗。
3.2.1钢构件预制和拼装。本工程中的钢结构安装过程中，为了确保钢构件最终接头的加工精度，通过BIM模型的设计和预制的过程进行有效的无缝对接，通过三维模型的建设可以自动生成钢结构设计图以及相关的报表，可以帮助钢构件进行拼装。这种技术在使用的过程中，可以有效的提高预制安装的效率以及精确性，让工程施工的工期大幅度缩量，确保桥梁成功的对接。
3.2.2施工管理平台的建设。BIM技术对本程的施工管理平台的建设起到了重要作用。BIM模型和施工管理平台进行完整的展现，可以将工程结构的虚拟设置、工程进度的管理和构建管理施工质量管理等融为一体，通过虚拟施工模型可以在施工的过程中对施工项目的全过程进行准确的了解，并且分析其对应的结果以及工程量，为后期实际进行工程施工提供可行性的方案优化和经验。
将BIM模型与施工进度计划结合可以形成4d模型，很快地对计划建造的情况进行了解，通过pad、手机等终端与管理方、监理方以及施工方进行沟通，可以对实际施工的信息进行分析，并且反馈相应的计划偏差，合理的对进度进行调整，让管理者对工程的进度情况进行有效的把握，依照实际进度和计划的情况合理的对工程任意节点进行计算，并且了解任意时间点的累计工程量。另外，通过模型指导预制构件的生产以及后续的施工工件可以有效的加强施工成本、施工质量的控制。
3.3桥梁运维阶段的BIM技术应用
完成施工后进行交付的过程中，需要注意的问题很多，需要对相关细节进行分析。在操作的过程中，BIM 模型中对施工过程中的受力、变形等情况进行了记录，在运维的过程中，可以把施工交付的BIM 模型与建养一体化运维管理平台进行衔接，这样可以进行运营监测，在桥梁进行运营状态的安全评估和预警过程中的相关操作提供依据。
4.结束语
BIM 技术由于其先进性，应用的环境越来越成熟，逐步成为建筑业及路桥领域发展过程中的一个必然趋势。在应用的过程中，BIM技术的优点非常明显，但是当前BIM路桥三维信息数据库平台在应用的过程中依然出现了很多问题，需要从业人员加强完善，提高BIM技术在桥梁工程全生命周期中的应用效果。
[参考文献]
[1]刘宇闻,叶春,陶聪. BIM技术在立交改造工程全生命周期的应用研究[J].施工技术,2017(s1):1079-1082.
[2]刘智敏,王英,孙静,等.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用研究[J].北京交通大学学报,2015,39(6):80-84.

(编辑：小佳)

分享到：QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信复制网址打印