(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

引言

建筑信息模型(Building Information Modeling)是一種基于三維模型的智能工作方式，以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立建筑模型，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，能夠創(chuàng)造、發(fā)掘和保存建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全流程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。在3D模型的基礎(chǔ)上，附加時(shí)間因素，就可以將模型的形成過(guò)程以動(dòng)態(tài)的3D方式表現(xiàn)出來(lái)，就能夠綜合施工過(guò)程模擬與管理兩個(gè)要素，能夠?qū)?xiàng)目的招投標(biāo)以及施工管理等多方面起到很大的幫助作用。BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、參數(shù)化和模擬性等特性，使得BIM技術(shù)迅速在工程建設(shè)行業(yè)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，被認(rèn)為是繼CAD之后工程建設(shè)行業(yè)的第二次革命。橋梁工程作為土木工程的一個(gè)重要分支，具有結(jié)構(gòu)多樣和施工環(huán)境多變的特點(diǎn)，BIM技術(shù)在其中的應(yīng)用尚處于探索階段。

一、國(guó)內(nèi)BIM發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

(一)新建橋梁BIM運(yùn)用

我國(guó)的BIM技術(shù)與美國(guó)等普遍應(yīng)用BIM技術(shù)的國(guó)家相比，發(fā)展較晚。但目前整體呈現(xiàn)政府和企業(yè)雙管齊下，多渠道推動(dòng)的態(tài)勢(shì)。如今BIM的應(yīng)用內(nèi)容和水平，已經(jīng)成為工程項(xiàng)目招投標(biāo)中評(píng)標(biāo)專(zhuān)家重點(diǎn)考核的一項(xiàng)內(nèi)容。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者及工程人員采用不同的設(shè)計(jì)軟件對(duì)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用進(jìn)行了不同橋型的嘗試。但是不難發(fā)現(xiàn)，他們目前所進(jìn)行的研究尚處于初級(jí)階段，主要是通過(guò)不同軟件建立三維參數(shù)化模型，應(yīng)用局限于項(xiàng)目演示、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)和二維出圖等方面，對(duì)于核心建模軟件的確定、如何實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)和模型數(shù)據(jù)如何傳遞到施工階段等關(guān)鍵性問(wèn)題尚未進(jìn)行深入研究。

BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)橋梁施工能夠起到一定的優(yōu)化作用，但現(xiàn)階段BIM技術(shù)在施工過(guò)程中應(yīng)用的層次較低，主要是利用3D模型解決部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，并未完整連續(xù)地應(yīng)用于整座橋梁的施工過(guò)程，在整個(gè)橋梁建設(shè)過(guò)程中仍屬于輔助性的技術(shù)。

在現(xiàn)有的工程應(yīng)用中，由于目前設(shè)計(jì)和施工單位都難以完全將BIM模型移交給運(yùn)維單位，因而當(dāng)前成功應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行運(yùn)營(yíng)維護(hù)的案例為數(shù)不多。目前，國(guó)內(nèi)主要是利用中國(guó)公路橋梁管理系統(tǒng)(即CBMS)對(duì)已建橋梁進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理，但是由于管理制度的不健全和收集數(shù)據(jù)的不及時(shí)、不準(zhǔn)確，致使CBMS先進(jìn)性和實(shí)用性沒(méi)有得到充分的體現(xiàn)。

(二)已成橋梁BIM運(yùn)用

我國(guó)橋梁特別是公路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理已經(jīng)積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，但對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)還存在“思想重視、技術(shù)不足”的現(xiàn)象。BIM技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)階段具有一定優(yōu)越性，如何進(jìn)行科學(xué)的管理、合理制訂養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃、實(shí)時(shí)了解橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，以提高橋梁的服務(wù)水平是BIM應(yīng)用的重點(diǎn)。應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)既有橋梁進(jìn)行三維模型創(chuàng)建，以三維數(shù)字化的形式，整合橋梁既有條線三維模型和數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)既有橋梁的直觀展示和竣工資料的綜合管理。并且，通過(guò)進(jìn)一步采集橋梁運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，形成既有橋梁的運(yùn)維管理數(shù)據(jù)庫(kù)，圖形可視化展示既有橋梁的運(yùn)維管理過(guò)程及結(jié)果，為既有橋梁維護(hù)策略、健康狀態(tài)評(píng)估提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

結(jié)構(gòu)化工程數(shù)據(jù)資料，建立完整的橋梁技術(shù)檔案。既有橋梁BIM模型的構(gòu)建過(guò)程是在CAD竣工圖紙的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，利用BIM系列軟件分別對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)、機(jī)電、給排水、消防等專(zhuān)業(yè)進(jìn)行BIM信息構(gòu)建，針對(duì)橋梁的實(shí)際管理需求，對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行重分類(lèi)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)化梳理，形成健全完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，便于二次利用，為既有橋梁維護(hù)策略、健康狀態(tài)評(píng)估提供數(shù)據(jù)依據(jù)，滿(mǎn)足管理單位不同層級(jí)和部門(mén)的管理需求。

精確的維保工作量統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行維保合同成本評(píng)估。通過(guò)既有橋梁BIM模型，可以快速對(duì)構(gòu)件、設(shè)備數(shù)量，橋面面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，大大減少繁瑣的人工操作和潛在錯(cuò)誤。通過(guò)BIM獲得的準(zhǔn)確的工程量統(tǒng)計(jì)可以用于維護(hù)過(guò)程中的成本估算、在預(yù)算范圍內(nèi)不同維護(hù)方案的探索或者成本比較，選擇符合需求的維保供應(yīng)商。

災(zāi)害應(yīng)急模擬，優(yōu)化應(yīng)急預(yù)案。利用BIM及相應(yīng)災(zāi)害分析模擬軟件，可以在災(zāi)害發(fā)生前，模擬災(zāi)害發(fā)生的過(guò)程，分析災(zāi)害發(fā)生的原因，制定避免災(zāi)害發(fā)生的措施以及應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，BIM模型可以提供救援人員緊急狀況點(diǎn)的完整信息，這將有效提高突發(fā)狀況應(yīng)對(duì)措施。

二、BIM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

BIM對(duì)建筑行業(yè)帶來(lái)革命性的影響，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的深入應(yīng)用和研究，將進(jìn)一步細(xì)化建筑行業(yè)的分工，并能夠?qū)崿F(xiàn)三維環(huán)境下的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同管理、協(xié)同運(yùn)維，空間模型與環(huán)境資源信息深入整合。不遠(yuǎn)的將來(lái)將結(jié)合高水平的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全生命周期管理。公路橋梁BIM技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展預(yù)計(jì)將有以下幾種趨勢(shì)：

(一)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器的監(jiān)控

現(xiàn)在可以把監(jiān)控器和傳感器放置在橋梁結(jié)構(gòu)物的任何一個(gè)地方，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的撓度、應(yīng)變、自振特性等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后，再加上溫度、空氣質(zhì)量、濕度信息和其他的控制信息。這些信息通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯總之后，提供給工程師就可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀有一個(gè)全面充分的了解，從而對(duì)運(yùn)營(yíng)階段的管養(yǎng)方案提供有效的決策依據(jù)

(二)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用

不管是建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)適用，還是結(jié)構(gòu)分析，針對(duì)一些信息的處理和分析都需要利用云計(jì)算強(qiáng)大的計(jì)算能力。甚至，我們渲染和分析過(guò)程可以達(dá)到實(shí)時(shí)的計(jì)算，幫助設(shè)計(jì)師盡快地在不同的橋梁設(shè)計(jì)和解決方案之間進(jìn)行比較。

(三)無(wú)人機(jī)橋檢的實(shí)現(xiàn)

無(wú)人機(jī)和傳感器配合對(duì)待檢橋梁結(jié)構(gòu)拍照或者錄像和數(shù)據(jù)采集等，利用BIM技術(shù)對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行整合，自動(dòng)生成結(jié)合人工修補(bǔ)構(gòu)建出實(shí)景模型。再將傳感器和應(yīng)變片采集到的數(shù)據(jù)整合，形成一個(gè)集數(shù)據(jù)采集，整理，分析，報(bào)告為一體的橋檢系統(tǒng)。目前已有這方面的初步研究。

(四)協(xié)作式項(xiàng)目交付

BIM 的完美實(shí)施，必須通過(guò)制定協(xié)作式的工作流程來(lái)保障，這種流程的再造改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，也改變了項(xiàng)目執(zhí)行的方法，它通過(guò)協(xié)作將設(shè)計(jì)師、工程師、承包商、業(yè)主的合作變成扁平化的管理方式，通過(guò)成果分享，匯聚所有參建方參與其中，在項(xiàng)目的全生命周期中實(shí)現(xiàn)BIM的最大價(jià)值。

三、結(jié)語(yǔ)

BIM 是對(duì)傳統(tǒng)的建設(shè)工程生產(chǎn)模式的一場(chǎng)革命，為項(xiàng)目的生產(chǎn)和管理提供了大量的數(shù)據(jù)信息，并作為大數(shù)據(jù)載體，在信息管理系統(tǒng)的協(xié)助下對(duì)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)和項(xiàng)目管理提供有價(jià)值的決策依據(jù)。相信隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM一定能在公路橋梁領(lǐng)域體現(xiàn)它的優(yōu)越性，增加橋梁設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維人員的幸福指數(shù)。