郭仁濱 程海濱

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引言

BIM技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和應(yīng)用性，將其應(yīng)用到橋梁工程設(shè)計(jì)中，能夠大幅度提高項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，讓設(shè)計(jì)更具有科學(xué)性、創(chuàng)新性、科學(xué)性，為后續(xù)施工流程奠定基礎(chǔ)。將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程設(shè)計(jì)階段，模擬工程整體設(shè)計(jì)過(guò)程，直觀展現(xiàn)三維橋梁結(jié)構(gòu)，為橋梁工程施工建設(shè)提供技術(shù)支持。應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的橋梁工程施工方案更符合當(dāng)今時(shí)代發(fā)展形勢(shì)，讓項(xiàng)目工程建設(shè)更加科學(xué)合理，提高項(xiàng)目工程的質(zhì)量和安全性能，進(jìn)一步推進(jìn)橋梁工程的發(fā)展。

1 BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)用概況

BIM技術(shù)指的就是建筑信息模型化技術(shù)，它是以三維數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)，對(duì)橋梁工程項(xiàng)目實(shí)體和功能以數(shù)字化形式表達(dá)出來(lái)。將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁整個(gè)工程中，能夠建立從項(xiàng)目論證到項(xiàng)目拆除的全過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠更高效運(yùn)用與共享項(xiàng)目數(shù)據(jù)，還能在任意階段進(jìn)行數(shù)據(jù)信息提取、修改和更新，實(shí)現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目工程的協(xié)同作業(yè)[1]。

BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程設(shè)計(jì)階段，有助于提升BIM模型整體能力，具體有：增強(qiáng)模型信息的完整性，橋梁工程涉及階段中的BIM模型，不僅包含對(duì)象的幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的基本要素，還有各分部分析的詳細(xì)設(shè)計(jì)信息；增強(qiáng)模型信息的關(guān)聯(lián)性，橋梁工程涉及階段中的BIM模型里的對(duì)象都具有一定關(guān)聯(lián)性，系統(tǒng)可以對(duì)模型的信息開(kāi)展統(tǒng)計(jì)與分析，生產(chǎn)相應(yīng)的圖形和文檔，如果BIM模型中某一個(gè)對(duì)象出現(xiàn)變化，與之關(guān)聯(lián)的其他對(duì)象也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，保證信息的完整性和即時(shí)性；增強(qiáng)模型信息的一致性，BIM模型有助于實(shí)現(xiàn)橋梁工程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化演化功能，如果統(tǒng)一對(duì)象在不同階段能夠進(jìn)行修整，這時(shí)沒(méi)有必要進(jìn)行重新創(chuàng)建，從而極大程度減少BIM模型信息不一致的誤差。另外，BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程的設(shè)計(jì)階段中，還具備模擬性、協(xié)調(diào)性等性質(zhì)，如果設(shè)計(jì)方案存在意見(jiàn)不一致現(xiàn)象時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員可以對(duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行綜合分析。

2 橋梁工程設(shè)計(jì)階段中BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，具體有以下幾方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：第一，工程參數(shù)化。橋梁工程設(shè)計(jì)階段在應(yīng)用BIM技術(shù)過(guò)程中，根據(jù)參數(shù)化要點(diǎn)做好工程建模工作，確保各項(xiàng)信息銜接操作的有效性，在第一次創(chuàng)建后可以進(jìn)行重復(fù)使用，在某一過(guò)程遇到問(wèn)題時(shí)，只需要對(duì)部分內(nèi)容機(jī)械能修改，能夠做好智能化聯(lián)動(dòng)操作。第二，工程可視化。在橋梁工程運(yùn)行過(guò)程中，BIM及時(shí)能夠?qū)φ麄€(gè)流程進(jìn)行可視化操作，操作要點(diǎn)主要體現(xiàn)在橋梁兩題內(nèi)部結(jié)構(gòu)、施工方案、具體施工技術(shù)等。第三，節(jié)省工程成本。BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)階段的有效應(yīng)用，滿足施工設(shè)計(jì)方案要求，在施工操作過(guò)程中更高效控制工程成本，建立完整的財(cái)務(wù)運(yùn)算體系，可估算成本，確保工程資源配置的合理性。第四，加快工程進(jìn)度。BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程設(shè)計(jì)階段，能夠根據(jù)施工方案要求，有效調(diào)整施工進(jìn)度，確保項(xiàng)目工程進(jìn)行的協(xié)調(diào)性[2]。

3 BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)階段的有效應(yīng)用對(duì)策

現(xiàn)階段，在橋梁工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)，利用BIM的特性整個(gè)項(xiàng)目工程進(jìn)行綜合分析和挑戰(zhàn)，為后續(xù)施工提供更準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

3.1 實(shí)現(xiàn)多元化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理

在橋梁工程設(shè)計(jì)階段中，分析原始地形數(shù)據(jù)是項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)的第一步驟，但是傳統(tǒng)的工程地形數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)還停留在二維平面層次，無(wú)法更為直觀地表達(dá)地形地貌。然而通過(guò)AutoCAD Civil 3D處理后的地形圖，可以建立起系統(tǒng)的三維模型，并在此基礎(chǔ)進(jìn)行項(xiàng)目具體信息的綜合分析。還有軟件自帶的GeoLechnical及River模塊，能夠?qū)⒌刭|(zhì)勘探與水利數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)出三維模型中，為整個(gè)工程建設(shè)提供更向下的參考數(shù)據(jù)。另外，結(jié)合Raster軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)GIS軟件獲得的航拍圖片矢量化，并直接附著于處理好的三維地形中，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程的實(shí)景化。同時(shí)，在橋梁工程項(xiàng)目前期投標(biāo)或方案結(jié)算，通常會(huì)出現(xiàn)地形圖等基礎(chǔ)資料缺失的情況，使得整個(gè)項(xiàng)目不能順利開(kāi)展。通過(guò)Inlrawoks功能，使用自帶的項(xiàng)目模型創(chuàng)建工具或者處理網(wǎng)絡(luò)獲取不同精度CIS數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)快速實(shí)景建模，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，從而保證項(xiàng)目工程順利進(jìn)行。

3.2 建立動(dòng)態(tài)化橋梁工程模型

BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)橋梁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做好整理，在應(yīng)用過(guò)程中橋梁結(jié)構(gòu)在BIM中的選擇系統(tǒng)就是第一步，由于我國(guó)BIM技術(shù)還不怎么成熟，因此在具體應(yīng)用過(guò)程中要及時(shí)改正，增加該項(xiàng)技術(shù)的成熟度。AutoCAD Civil 3D可以讓道路的平、縱、橫設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)連接，任意一點(diǎn)的設(shè)計(jì)修改，都會(huì)聯(lián)動(dòng)到以此相關(guān)的其他內(nèi)容上，自動(dòng)進(jìn)行更新省去大量功夫工作，加快施工進(jìn)度。例如，橋梁工程施工建設(shè)過(guò)程中，需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取，首先要做的就是固定橋梁結(jié)構(gòu)，由此可見(jiàn)，將BIM技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵就是保證技術(shù)人員做好橋梁設(shè)計(jì)圖紙。

現(xiàn)階段，我國(guó)部分橋梁工程設(shè)計(jì)單位已經(jīng)認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)的重要性，在承接項(xiàng)目過(guò)程中都在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，并取得很大的成效。但是在具體應(yīng)用過(guò)程中片面性太強(qiáng)，大部分設(shè)計(jì)單位知識(shí)在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)，應(yīng)用也僅限于此階段，缺乏一定整體的連貫性，導(dǎo)致對(duì)整體橋梁結(jié)構(gòu)把控比較困難。而運(yùn)用BIM技術(shù)模型時(shí)，技術(shù)人員重點(diǎn)研究數(shù)據(jù)模型參數(shù)，這樣會(huì)整體上提高橋梁整體構(gòu)建速度。BIM技術(shù)在橋梁工程的有效應(yīng)用，對(duì)于橋梁審計(jì)單位不管是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還是橋梁施工進(jìn)度控制層面上，都有很好的推進(jìn)作用。

3.3 優(yōu)化整個(gè)橋梁工程施工方案

BIM技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)能夠?qū)蛄汗こ虒?duì)應(yīng)的信息模型進(jìn)行詳細(xì)構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上將橋梁工程施工方案進(jìn)行擬定，然后借助此項(xiàng)技術(shù)將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程展示出來(lái)，并通過(guò)模擬運(yùn)行來(lái)對(duì)整體橋梁結(jié)構(gòu)的安全以及適用性進(jìn)行綜合分析。通過(guò)設(shè)計(jì)人員對(duì)三維模型的操作，增強(qiáng)施工模擬的直觀性和動(dòng)態(tài)性，將整體施工進(jìn)度以施工進(jìn)度已直觀形式呈現(xiàn)出來(lái)。并且在模擬過(guò)程中還可以表現(xiàn)出各種不同形式的施工方案，通過(guò)表現(xiàn)區(qū)分出各種方案間的差異性，提升橋梁事業(yè)的規(guī)模。同時(shí)，將BIM技術(shù)模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出到智能設(shè)備中，可以讓設(shè)計(jì)人員和施工人員通過(guò)遠(yuǎn)程查看來(lái)對(duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行溝通交流，這樣不僅可以合理選擇并修改施工方案，增強(qiáng)資源配置的協(xié)調(diào)性，還能更好進(jìn)行成本控制，實(shí)現(xiàn)施工方案的優(yōu)化。

3.4 創(chuàng)建橋梁工程BIM模型

將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程設(shè)計(jì)階段是，可以先創(chuàng)建橋梁工程BIM模型，一定要保證模型的精準(zhǔn)度，也要考試后期施工階段的模型應(yīng)用效果，提取項(xiàng)目工程涉及的結(jié)構(gòu)部位想成創(chuàng)建對(duì)象，該創(chuàng)建對(duì)象要是固定的，然后以此為基礎(chǔ)開(kāi)展各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。當(dāng)橋梁工程BIM模型創(chuàng)建完成后，要進(jìn)行局部模型計(jì)算和整體模型計(jì)算兩部門模型計(jì)算，其中局部模型計(jì)算時(shí)，要結(jié)合前期的建模成果，這樣能夠縮減局部模型計(jì)算時(shí)間，提升工程設(shè)計(jì)效率；而整體模型計(jì)算時(shí)，在橋梁工程的整體結(jié)構(gòu)中提取相關(guān)圖像信息，在計(jì)算過(guò)程中要注意橋梁工程計(jì)算的特殊性，也結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后計(jì)算出精準(zhǔn)的整體模型結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的互聯(lián)性，提升BIM模型計(jì)算效率。

3.5 優(yōu)化工程施工設(shè)計(jì)圖紙

在橋梁工程施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，工程設(shè)計(jì)人員要對(duì)整個(gè)施工方案不斷完善，明確橋梁設(shè)計(jì)的整體要求、功能、方式等要求，為后期工程施工、養(yǎng)護(hù)等工作提供支持，從而一定要保證施工圖紙的可靠性和準(zhǔn)確性。在工程施工圖紙進(jìn)入優(yōu)化階段時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)施工圖紙進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，詳細(xì)標(biāo)注橋梁附屬結(jié)構(gòu)、局部結(jié)構(gòu)等，為后期施工階段提供技術(shù)支持。并且，橋梁工程設(shè)計(jì)還與交安、機(jī)電等專業(yè)存在交叉作用，設(shè)計(jì)人妖需要針對(duì)橋梁和標(biāo)志標(biāo)牌、管線的相對(duì)位置進(jìn)行核查，將構(gòu)件進(jìn)行重疊工作，提前優(yōu)化工序設(shè)計(jì)方案。

3.6 實(shí)現(xiàn)橋梁工程量自動(dòng)計(jì)算

從技術(shù)角度講，傳統(tǒng)橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)一般都是word或Excel文檔形式進(jìn)行計(jì)算工程總量，使得項(xiàng)目數(shù)據(jù)都是孤立的。BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)集成處理方面有很大的突破，BIM的數(shù)據(jù)庫(kù)不僅能夠覆蓋橋梁施工全生命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，而且調(diào)取更加方便，實(shí)現(xiàn)任何參與單位都能進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。所以，橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，可以依靠BIM技術(shù)在信息處理方面的優(yōu)勢(shì)，建立材料與價(jià)格的銜接。這樣不僅能夠人提高橋梁工程項(xiàng)目計(jì)量的準(zhǔn)確性，提高工程造價(jià)計(jì)算效率，減少人工成本消耗，并且一旦涉及項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案變更，可以將工程量數(shù)據(jù)直接輸出，能夠準(zhǔn)確地估算出該部分工程成本。

3.7 轉(zhuǎn)變統(tǒng)計(jì)工程量模式

在橋梁工程設(shè)計(jì)階段未使用BIM技術(shù)時(shí)，通過(guò)是借助CAD和工程造價(jià)軟件統(tǒng)計(jì)工程量，它們都是人工操作完成的，由于人工的失誤、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纫蛩氐拇嬖?，?dǎo)致統(tǒng)計(jì)出來(lái)的工程量不夠精準(zhǔn)。但是BIM技術(shù)在橋梁工作設(shè)計(jì)階段的有效應(yīng)用，為工作人員構(gòu)建出橋梁工程三維立體模型，工作人員可以在模型中讀取各橋梁構(gòu)建的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過(guò)分析這些信息準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出工程量，系統(tǒng)會(huì)將統(tǒng)計(jì)好的數(shù)據(jù)以表格形式呈現(xiàn)出來(lái)。如果項(xiàng)目工程一些數(shù)據(jù)發(fā)生改變，設(shè)計(jì)人員能夠找到相對(duì)應(yīng)的模型進(jìn)行參數(shù)修改，BIM系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)數(shù)量結(jié)合定額情況，自動(dòng)遵循對(duì)應(yīng)的規(guī)范處理數(shù)據(jù)信息，這部分的各種材料數(shù)據(jù)也會(huì)以表格形式表現(xiàn)處理，能夠更為準(zhǔn)確計(jì)算出要調(diào)整的預(yù)算成本，提高工程成本控制能力。

3.8 加強(qiáng)橋梁工程設(shè)計(jì)管理

在橋梁工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全方位、全局掌控整個(gè)設(shè)計(jì)流程，能夠精準(zhǔn)現(xiàn)象出項(xiàng)目工程涉及的所用信息。橋梁工程BIM模型具有很強(qiáng)的模擬功能，能夠模擬出整個(gè)項(xiàng)目工程中涉及的不同專業(yè)、不同工種，能夠?qū)⒛M出的信息進(jìn)行詳細(xì)劃分歸類，讓工程管理者能夠更全面掌控工程。利用BIM技術(shù)還實(shí)現(xiàn)對(duì)工程整體施工進(jìn)程進(jìn)行科學(xué)分配，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)利用配置，能夠有效控制和管理項(xiàng)目工程信息與承包，實(shí)現(xiàn)橋梁工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的目的。另外，工程設(shè)計(jì)人員在日常工作中，利用BIM技術(shù)的協(xié)同平臺(tái)整合各種資源，讓工程參建方和管理部門能夠技術(shù)獲取動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)制定相對(duì)應(yīng)對(duì)策，提高項(xiàng)目工程的整體質(zhì)量。

3.9 實(shí)現(xiàn)橋梁工程的施工模擬

傳統(tǒng)的橋梁工程施工建設(shè)中，對(duì)于工程進(jìn)度方面的管理控制手段比較落后，而將BIM技術(shù)應(yīng)用到此階段，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度可視化處理。在項(xiàng)目表格進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行編制過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)與BIM技術(shù)模型的關(guān)聯(lián)，從而能夠?qū)κ┕みM(jìn)度計(jì)劃中的原有二維數(shù)據(jù)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，并完成對(duì)三維進(jìn)度模型的構(gòu)建，增強(qiáng)施工模擬的動(dòng)態(tài)性和直觀性，對(duì)施工進(jìn)度相關(guān)信息進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。另外，還能對(duì)BIM模型以imodel數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出相應(yīng)文件到iPad中，還有設(shè)計(jì)人員和施工人員借助iPad即可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的遠(yuǎn)程查看和控制，加強(qiáng)對(duì)施工人員的有效控制，并增強(qiáng)資源分配的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)施工成本的有效控制[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于橋梁工程是交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，且具有施工投資大、工期長(zhǎng)、技術(shù)性強(qiáng)、工程難度大等特點(diǎn)。為了提高橋梁工程的整體效益，要做好工程設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)階段可以有效應(yīng)用BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)的特點(diǎn)提高設(shè)計(jì)工作效率和質(zhì)量，保證設(shè)計(jì)出來(lái)的施工方案更加科學(xué)，為后續(xù)施工提供有力支持，提高橋梁工程整體質(zhì)量和安全，促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。