桥梁工程中BIM技术的实践运用

桥梁工程中BIM技术的实践运用

【摘 要】桥梁工程结构建设而更为复杂，在施工时既要保证工程建设能够满足社会经济发展需要，又要保证其结构的合理性，这在一定程度上增加了工程建设的难度。针对工程工期短、工程量大以及技术要求高等特点，利用BIM技术完成桥梁工程的三维可视化模型，同时完成工程量的自动统计与分析，并生成二维图纸交由现场进行施工，与传统建设方式相比，具有更高的效率。本文对BIM技术进行了概述，并结合实例分析了其在桥梁工程中的具体应用。

【关键词】桥梁工程；BIM技术；建筑信息模型

1 BIM技术简析

BIM技术即为建筑信息模型的简称，是工程学、建筑学一级土木工程的新工具，现在已经被广泛的应用到工程建设中，在实际应用上主要是形容那些以三维图形为主，面向对象、建筑学有关的电脑辅助设计。BIM技术涵盖了几何学、地理信息系统、空间关系以及各种建筑组件等信息，利用计算机系统来展示工程建设的整个环节，如招投标阶段、设计阶段、施工阶段以及后期运营管理阶段，并将工程各个分项系统展现出来，在整体上来对工程建设进行管理，保证工程建设质量满足施工要求。将其应用在桥梁工程中，即通过计算机在结合实际各项数据信息的基础上，建立工程向木三维模型，并利用数字信息化技术，对工程模型数据进行完善，形成完整有层次的信息系统，实现对工程生命周期所有信息的管理。

2 桥梁工程建设难点分析

2.1 工程构件多

混凝土桥与钢桥是现在桥梁工程建设的主要形式，都需要由大量的预制构件来作为支撑，应用的构件主要一方面可以由生产厂家提供，运输后现场组装，另一方面可以现场进行预制。但是无论哪一种方式都对构件的尺寸有很高的要求，避免出现尺寸不符的情况，一旦存在构件尺寸不对的情况，需要对图纸进行修改，或者是更改构件尺寸，尤其是对于混凝土构件来说，必须要进行重新加工，对施工工期以及成本造成不良影响。

2.2 工程结构复杂

因为工程施工涉及构件比较多，其结构设计一般都比较复杂，尤其是对于构件连接处来说复杂程度很高，这样在施工时就容易发生一些冲突问题，常见的有连接件冲突以及配筋冲突等。在对此种情况进行处理时，一般都是依靠设计人员的经验在基于二维设计图纸的检测，但是因为工程结构比较复杂，如果仅仅依靠二维图纸很难全面的检测出存在的问题，最终导致工程施工时出现问题并返工，不但耽误工期，并且造成资本的浪费。

2.3 施工环境复杂

与其他工程施工环境相比，桥梁工程施工需要跨河、跨山谷、跨海以及冻土地带等，所要面对的施工环境更为复杂，增加了工程施工难度。为了保证工程施工顺利，必须要针对实际情况来制定相应的施工方案，对施工技术与工艺有着严格的要求。就桥梁工程施工管理现状来看，施工方案的制定大部分依赖于施工负责人的经验，存在很大不确定性，方案的可行性与有效性并不能得到保障。

3 BIM技术在桥梁工程应用实例分析

3.1 工程概述

以武汉二环线汉口段高架桥为例，此工程形式为长距离高架桥与局部重要路段隧道组成，主线高架共72联，路口段上部大部分采用钢结构，并且全部为预制安装。主线高架标准段预应力钢筋混凝土结构为一箱三室斜腹板连续箱梁，桥面宽26m，为现场浇筑。另外，桥梁墩柱形式为花瓶形状，承台结构为整体形式；主线承台下为桩基础，每个承台下桩基础为4～8根，桩径为1.0～2.5m，为钻孔灌注桩。

3.2 BIM实践应用

3.2.1 构建三维模型

将BIM应用到此项工程建设中，首先需要构建三维模型，利用模型来完成对工程施工的可视化管理。在工程施工准备阶段，需要设计人员结合各项实际信息完成二维CAD施工图纸的设计，然后BIM技术人员利用专项软件来构建桥梁工程的三维整体模型。主要包括高架桥所有参数，如斜腹式箱梁材质、钻孔灌注桩直径、构件材料生产厂家信息等，并且在施工过程中其中任何一项信息发生变动，可以直接对模型中对应的参数进行修改即可。

图1 花瓶形桥墩实体与BIM技术模型、参数

3.2.2 生成图纸

BIM技术具有自动出图的功能，通过剖切3D模型任意位置即可输出施工所需的2D图纸，一般情况下此种图纸并没有经过设计单位盖章，并不能直接作为施工图纸来施用，只能在项目部内部施用。利用此种图纸可以更好的帮助项目人员了解工程设计意图，节省了识图时间，同时可以更方面的掌握实际施工动态情况。

3.3 计算工程量

通过BIM技术建立高架桥各构件钢筋模型，可以直接获得钢筋信息明细表，

其中包括钢筋数量、长度、直径、弯起角度以及生产厂家等信息。其中存在的所有信息可以作为项目成本部门编制施工预算与工程竣工结算的依据，可以提高工程投资的有效性。

3.4 预制件采购与安装

本工程施工主要采用钢结构箱梁，由生产厂家运输到施工现场吊装就位并焊接成型。工程所需钢箱梁跨度30m、宽度25m，需要由多节段箱梁拼装焊接而成，对焊接质量有着较高的要求，如果其中任何一段出现问题将导致整个分项无法焊接安装。通过BIM技术的应用，利用模型中存储的构件信息库，将构件信息库与生产厂家共享，使得生产厂家可以更为直观的了解构件各项信息，如材质、尺寸、强度以及型号规格等，或者是直接将构件模型传输给厂家，厂家直接按照模型生产实体钢箱梁，这样就避免了传统分段焊接存在的质量问题。

3.5 模拟施工

通过添加时间维度就可以实现工程的4D施工模拟，模拟与施工时间节点相互对应，这样工程师就可以通过实际施工与4D模拟施工模型进行对比来确定存在的问题，对存在进度偏差进行纠正。对高架桥整个施工过程进行模拟，并通过模拟来完成技术较低，施工人员来对施工效果一目了然，掌握工程施工要点。

4 结束语

桥梁工程是交通运输的重要组成部分，但是其施工具有工期长、工程量大以及技术性强等特点，并且施工环境相对特殊，整个施工过程管理难度比较大。为保证工程施工质量，可以选择将BIM技术应用其中，结合工程实际情况建立信息模型，对工程施工的整个过程进行管理，通过可视化分析、进度分析、施工模拟分析等阶段，来保证工程施工质量满足建设要求。

参考文献：

[1]洪磊.BIM技术在桥梁工程中的应用研究[D].西南交通大学，2012.

[2]方婉蓉.基于BIM技术的建筑结构协同设计研究[D].武汉科技大学，2013.