BIM技术桥梁工程设计阶段的应用研究

文/张君 中国建筑东北设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110003

1、BIM概述

BIM（Building Information Modeling）是以三维数字为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达[1]。其概念于1975年首次被提出，继而美国于2007年颁布了第一个国家BIM标准，BIM技术开始在国外广泛应用。BIM技术因其具有可视性、模拟性、优化性、协调性、和可出图性等特点在工程中发挥了重要作用，提高了建筑行业的效率。2001年，BIM技术开始逐步在我国建筑行业中得到应用。上海中心大厦、中国尊等一批重点工程全面采用BIM技术，带来了工作效率的显著提升。随着住建部发布建筑业信息化发展“十三五”规划，BIM技术已列为重点发展技术之一。各省市如北京、广东、上海等各地政府也相应出台了相关政策推动BIM技术的应用。在国家政策支持和BIM技术本身具有的优势下，BIM技术受到广泛关注并成为理论研究和实践应用的热点技术之一。

2、BIM技术特点

2.1 关联性

BIM是一种模拟模型技术，而这种模型设计可以将不同建筑阶段，各环节中涉及到的对象信息进行有效的关联。也就是说，在工程建筑的设计阶段，可以大大降低同一信息多次重复导入问题，信息重复率的降低也就在一定程度上避免了信息分歧的问题。若是模型中的一项信息数据出问题或者被修改，那么与之有关联的相关信息就能在后台自动更新，重新形成新的关系网。

2.2 模拟性

BIM技术可实现可视化施工，通过模拟现实中的施工来实现施工可视化。在施工阶段，可以在三维模型的基础上通过添加相关条件而转换成4D的施工模式，便于施工方案的确立。同时也可以在4D的基础上加入造价成本进行5D模拟，以实现成本控制的目的。

2.3 可视化

BIM技术的一大特色就是改变了传统的单纯平面图纸设计模式，通过借助先进的计算机设备，将线条进行拼接组合，形成了三维的立体模式图，使图纸变得更加生动化，更加立体可视化。在设计、建筑以及后续运营过程中，BIM技术都能提供可视化的便利条件，便于相关工作者之间的沟通交流，大大提高了其商业及应用价值

3、BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用

3.1 可行性阶段的应用

要想提高桥梁的可行性，就需要设计桥梁的方案，具体指的是确定桥梁方案以及总体的设想，例如桥梁的断面、平面。在进行可行性的设计时，可以接收的方案有多种，因此需要花费大量的时间。由于方案设计要求较高的准确性，而BIM技术可以表现出其三维特性，利用BIM模型针对不同的方案表现，能够将其转变为断面图或立面图。

3.2 BIM技术在桥梁工程设计阶段的具体应用

纵观桥梁工程的全过程，其设计阶段的作用和功效是不容忽视的，如果桥梁工程设计阶段的工作落实的好，那么工程的进度、质量等控制工作也将变得更加容易，从而为工程未来的工序打下扎实的基础。在传统设计方式下，各个专业的设计人员之间并没有直接性的沟通，相互之间是一个分割的整体，采用的是分散的模式开展工作，这直接影响到各个专业工程之间的协调问题，如果处理不当很有可能导致出现严重性的矛盾，如果因为设计阶段的工作没有得到恰当的处理，致使问题延伸到了施工过程中，那么桥梁工程的设计就会面临变更的情况，随之成本就会上升。在BIM技术的支持下，我们提倡的就是协同工作，设计人员基于同一个平台开展信息共享和交流工作，是对传统设计模式的巨大改良，并且取得了良好的效果。在软件的自我碰撞检查下，工作的效率得到明显的提升，也便于我们在设计阶段就发现冲突问题并在正式施工之前就及时将这一问题解决掉，从长远角度看，这也是帮助相关单位节省工程造价的重要方式之一。许多学者深入分析了BIM应用于桥梁设计时在可视化、参数化设计等诸多方面的价值。表明随着BIM技术在桥梁工程设计工作中的应用，一方面工程的设计效果和质量得到明显保障，另一方面还能优化和再造桥梁设计和全生命周期管理的流程，这两个方面工作质量的提升无疑成为促进桥梁工程建设和管理水平不断上升的重要方式。总而言之，BIM技术按照工程实际信息建立的三维模型，对桥梁工程的质量和建设都是一个巨大的推动，促使整个桥梁工程可视化水平不断提高，并且还可以在模型、动画、漫游等方式的推动下让人们以更加直观的方式让业主对设计理念有一个较为全面的把握，这样有利于业主对建设单位的理解并做出更为准确的决策。

3.3 BIM技术在桥梁工程运维阶段的应用

桥梁工程的运营阶段在桥梁工程全生命周期里是耗时最长、信息量和管理的工作量最大的一个阶段，这一阶段的时间远远超出建设阶段的时间，同样的该阶段的成本大约占建设项目全寿命周期的55%～75%[10]。因此有效控制和管理该阶段十分重要。桥梁工程结构体量大，施工环境多变，而在运营阶段，所需的信息量更大，参与的人员更广。在传统桥梁工程中，由于不同阶段涉及专业众多，在信息的建立与传递过程中容易造成数据丢失，对后期桥梁的运营维护造成较大的困难。李亚君研究分析了基于BIM技术的桥梁工程运营精益管理、基于BIM技术的协同工作平台和其他一些应用，指出通过构建基于BIM技术的协同工作平台，并结合计算机“云”技术等网络技术，将实时的桥梁运营信息以共享的方式传递到各个参建方和相关管理部门，让各方及时获取相应信息并制定下一步决策。

结语：

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。