bim在桥梁工程施工设计过程中的应用与研究

(重庆交通大学土木工程学院ꎬ重庆　４０００７４)

摘　要:目前来说ꎬ建筑信息模型在桥梁工程的应用与推广使用还属于一种初步的阶段ꎬ简单来说ꎬ为了能够提高桥梁工程的设计、施工、维护、养护等阶段的效率ꎬ引入ＢＩＭꎬ通过分析桥梁设计、施工之中存在的问题与特点ꎬ进一步提出新可能就只能重新生产ꎬ对成本造成很大的损失ꎮ

另外ꎬ这些大体积的预制构件ꎬ其生产、运输和吊装也是需要多加考虑的地方ꎮ首先是如何在生产之后在合适的时间内将构件运输到施工现场ꎬ以及进场之后如何进行最优化黄正锴

的解决方案来进行合理的优化ꎬ这其中就包括了设计的优化、施工的优化、进度的优化、管理的优化等ꎬ完成之后通过对案例的合理分析和总结来对桥梁的设计施工提供有效的帮助ꎬ在提高效率的同时ꎬ减少二次工作的产生ꎬ事半功倍ꎮ为之后的桥梁工程的建设与发展提供很好的借鉴与方法ꎮ关键词:建筑信息模型ꎻ桥梁工程ꎻ施工优化ꎻ设计优化中图分类号:Ｕ４４５.４

文献标志码:Ｂ

文章编号:１６７２－４０１１(２０２０)０３－０１４４－０２

０　ＤＯＩ:前１０􀆰　３９６９言

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建筑信息模型(ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇꎬＢＩＭ)产生于２０世纪末的西方发达国家ꎬ是作为一种管理理念最初问世的ꎬ经过不断的推广和应用研究ꎬ目前已经在我国取得了很好的发展和应用ꎮ它的优点从一方面说能够给施工、设计的过程提供有效的帮助和技术支持ꎬ另一方面能提供一个公共的交流平台ꎬ使参与工程的各方能够高效的合作和交流ꎮ最终的目的是在保证工程质量的前提下ꎬ提高工程的效率ꎬ节约总成本ꎮ

１　桥梁工程施工与设计特点

１.１　结构构件多、设计繁琐复杂

在桥梁工程的建设与设计过程中ꎬ会涉及到许多的结构构件ꎬ复杂之处体现在必须满足工程结构安全的标准要求ꎬ并且这种要求对于结构构件设计的连接处更为严格和复杂ꎮ之前在设计上出现冲突问题的解决途径往往是依靠设计者的个人经验来对二维图纸的检查测验ꎮ但是仅凭二维施工图纸是很难发现问题的ꎬ从而会遇到二次施工或者是使工期延误的问题ꎮ而且ꎬ即便是查出来了与设计相关的问题ꎬ也很难对于修改二维图纸的统一性进行保证ꎬ况且修改的效率也是很低的ꎮ另外ꎬ从另一方面而言ꎬ桥梁工程施工工序或者是资源配置的复杂程度也是由于结构设计的复杂性所导１致的.２　ꎮ

预制构件数量多且体积大

对于桥梁工程建设而言ꎬ无论是哪种材料的桥型ꎬ其建设过程中都会涉及到许多的预制构件ꎬ这些特殊构件的生产都是在工厂或者是现场进行ꎬ然后运输到施工工地进行现场的装配ꎬ对最初的生产提出了更高的要求ꎬ如果出现问题ꎬ很容易导致尺寸的不相符ꎬ而如果构件的尺寸产生了问题ꎬ很

收稿日期:２０１９－０９－２６

作者简介:黄正锴(１９９５－)ꎬ男ꎬ重庆人ꎬ硕士ꎬ主要研究方向:市政工程ꎮ

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的管理ꎻ其次是对于构件的吊装ꎬ如何合理地安排好吊装的工序ꎬ将会直接影响到工程的施工质量和进度ꎮ

２　ＢＩＭ对于桥梁工程设计过程的优化

２.１　前期设计

与建筑工程一样ꎬ桥梁工程离不开建设方、施工方等各个单位的共同参与ꎬ在各个单位的互相协调ꎬ各司其职的配合之下来完成项目ꎮ特别对于在桥梁工程项目的前期设计的方案选择和比选时ꎬ因为二维图纸具有局限性ꎬ导致设计方和建设方在意见方面不可能永远顺利地达成一致性ꎮ如果利用好ＢＩＭ技术ꎬ就能进行数字化、参数化、信息化的三维模型建立ꎬ使参建工程的各个单位更加直观、科学地评判项目ꎬ并且将桥梁初步的设计效果动图演示出来ꎮ这个过程可以概述和理解为ꎬ这个三维的模型自动构建了一个多方交流的平台ꎬ体现在它可以将设计单位的设计理念反映给建设单位ꎬ同时建设单位在查看分析后可以将自己的意见科学、及时地反馈给设计单位ꎬ达到高效率和便捷的目的ꎬ使前期方案的完成确定更加科学和合理ꎮ举个例子ꎬ图１为利用Ｒｅｖｉｔ软件建模而成的某个项目的拱桥模型ꎬ与传统的二维图纸相比ꎬ最直观的感受就是ＢＩＭ模型的三维表达形式更具有优越性、清楚以及更加利于各参建单位的理解ꎮ

图１　某拱桥模型

２.２　后期设计

在进行了前期设计以后ꎬ在设计的后期阶段的主要任务就是对前期设计完成的ＢＩＭ模型的设计进行一系列的检查和校核ꎮ这样做的原因主要是与建筑工程相比ꎬ桥梁工程的各种参数指标都很高ꎬ为了提升整体设计的质量提升ꎬ在设计阶段就可以利用ＢＩＭ模型及时地将潜在的问题找到并进行合理调整ꎮ

在建立ＢＩＭ模型的过程之中ꎬ如果想要尽可能少的确保施工过程中的差错、失误的产生ꎬ就应该对设计图纸产生的错误进行及时的修正、更改ꎮ在后期设计中ꎬ以前期设计方案为基础ꎬ利用ＢＩＭ技术可以对整体或局部细节做出更大的深化以及模型建立ꎮ并且可以利用ＢＩＭ软件技术对设计的桥梁进行一系列的检查、校核并且快速地生成分析报告ꎬ直观、一目了然ꎮ如果在这个步骤之中出现了问题ꎬ那么可以

对其二维的图纸进行修改ꎬ修改之后进行建模ꎬ建模之后再检测等重复的循环步骤ꎬ直到问题不会再产生ꎮ具体的设计的优化步骤如图２所示ꎮ

够对施工的环节进行科学合理的掌控ꎮ除此之外ꎬ还可以运用ＢＩＭ技术对施工的现场进行模拟ꎬ将实际施工过程中场地坐标、角度等测量数据进行模拟ꎬ保证实际施工过程中的精度ꎮ实现整个桥梁施工过程中的精确科学化ꎮ总之ꎬ利用ＢＩＭ技术能够对项目的管理工作起到很大的帮助ꎬ对项目的３.４　利用ＢＩＭ技术对施工过程中的隐患进行预防

在进行桥梁施工的过程中ꎬ许多构件的施工都属于高空作业ꎬ作业时模板的摆动会给区域造成极大的安全隐患ꎮ在安全施工方面ꎬＢＩＭ技术能够提高桥梁施工的安全度ꎬ对施工过程中一些安全较大的工程可以实现利用ＢＩＭ模型进行进度和成本的控制起到很大的推动ꎮ

图２　设计优化步骤

３　ＢＩＭ技术在桥梁施工过程中的应用

３.１　数字信息化施工

钢构桥梁所用的部分构件可以异地加工ꎬ然后运至施工现场进行拼装ꎮ运用数字信息化手段可以预制桥梁结构ꎬ然后通过工厂化的生产制造手段防控施工中的各种不利因素ꎬ以确保构件质量达标ꎬ同时进一步加快桥体施工周期ꎬ提高效益ꎮ基于ＢＩＭ技术的４Ｄ桥梁施工模拟技术可以在项目建造过程中编制科学的施工组织计划ꎬ严格把控施工进度ꎬ合理布置场地并优化资源配置ꎬ从而以点带面ꎬ全面把控整座桥体的施工进度和工程质量ꎬ以期在提高工程质量的前提３下节约施工总成本.２　多方协同工作

ꎬ提高经济效益ꎮ

桥梁工程的施工需要各方部门的积极参与ꎬ桥梁工程项目质量、效率和最终的成功与否与各部协作能力水平有着很大的关系ꎬ传统的桥梁工程施工ꎬ因为各部门之间的协调水平很低ꎬ造成了整个施工周期十分漫长、效率低下ꎬ对桥梁工程的总体进度以及施工质量造成了很大的影响ꎮ而与之相比运用了ＢＩＭ技术这一新型桥梁施工模式则可以对之前尴尬的现状进行极大的改变ꎬ首先ꎬ可以对平台内进行施工的数据进行及时的调用ꎬ使施工单位对进度进行合理的实时监控ꎻ其次ꎬ可以对每日的数据进行及时的收集、整理、分析、反３馈等.３　ꎬ辅助项目的管理工作这样有利于各部门之间的协同工作等ꎮ

３所示利用ꎮ

ＢＩＭ技术对项目的管理工作的大致工作流程如图

图３　ＢＩＭ技术在项目管理工作中的基本流程

桥梁施工的特点在于其施工周期长并且施工工艺较为精湛ꎬ所以在桥梁工程的施工过程中ꎬ必须对项目管理工作足够重视ꎮ运用ＢＩＭ技术来建立三维的模型ꎬ使之能够直接、简洁明了地将桥梁的整体或者局部施工过程在项目部展示出来ꎬ这样不仅能够给施工单位带来很大的把握ꎬ而且能

模拟仿真测试ꎮ比如ꎬ在施工的模板吊装过程中ꎬ模板会发生自由摆动ꎬ调动过程中如果模板摆动过大ꎬ有可能发生坠落ＢＩＭꎬ对下方工作人员造危险区域技术对模板的摆动区域进行仿真模拟成生命威胁ꎮ因此ꎮ在实际施工中ꎬ组织人员撤离到安全区域ꎬꎬ确定安全区域与可以实现利用ꎬ在危险工作区域设置隔离带ꎬ保证施工人员的人身安全ꎮ确保工人和技术员在施工过程中能够在安全的区域进行施工ꎬ是十分有益的ꎮ并且ꎬ还能够对风力、降雨等外力因素进行模拟ꎬ确保整个工程施工的安全ꎮ

４　结　语

具ꎬ通过参数模型整合各种项目的相关信息ＢＩＭ技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工

ꎬ在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递ꎬ使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对ꎬ在提高生产效率、节约成本和缩短工期等方面有着重要作用ꎬ可以大幅提高项目的精细化技术水平ꎮＢＩＭ在工程管理过程中体现出的可预见性、直观性、模拟性、优化性ꎬ对项目的应用研究与实践具有更加广泛的意义ꎮＢＩＭ技术作为现阶段桥梁建筑中的最新技术ꎬ其应用效果突出与可视化强等特点必定使得该项技术在未来建造工程中担负愈加重要的使命ꎬ虽然当前ＢＩＭ在实际应用中会遇到对口软件、执行标准的缺乏ꎬ但是随着施工应用的不断扩大ꎬ其功能必将逐渐完善ꎬ今后必将为建筑行业提供更大的帮助ꎮ

[ＩＤ:００９２６０]

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