譚子涵

（西南科技大學(xué)， 四川 綿陽 621010）

0 引言

自從住建部《關(guān)于印發(fā)2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要的通知》（建質(zhì)函（2016）183號）、《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于推進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》（建市（2014）92號）、《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知》（建質(zhì)函（2015）159號）等通知發(fā)布后，BIM技術(shù)開始在中國土木行業(yè)掀起了一場改革，從2016年成都的《成都市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會關(guān)于在我市開展建筑信息模型（BIM）技術(shù)的通知》到2019年深圳的《加快發(fā)展裝配式建筑建設(shè)粵港澳大灣區(qū)》，各地紛紛響應(yīng)住建部推進(jìn)BIM技術(shù)的號召，BIM技術(shù)在全國各地遍地開花，各個建筑公司紛紛招募BIM人才。

橋涵是交通路線中的重要組成部分，而且往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵。在經(jīng)濟(jì)上，橋梁和涵洞的造價一般來說平均占公路總造價的10%-20%。在國防上，橋梁是交通運輸?shù)难屎?，在需要高度快速、機(jī)動的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，它具有非常重要的地位。橋梁是交通路線的生命線，在土木行業(yè)中也占據(jù)著十分重要的地位，所以探究“BIM技術(shù)用于橋梁工程”這個命題是在當(dāng)下推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的一大重點。

1 BIM的概念

1.1 BIM的起源

在CAAD發(fā)展過程中，美國麻省理工學(xué)院的查克·伊士曼教授看到了其存在的問題并且借鑒制造業(yè)的產(chǎn)品信息模型，提出了“Building Description System”的概念，即透過計算機(jī)對建筑物使用智能模擬，這就是BIM的起源思想。

在后續(xù)學(xué)者的構(gòu)思和努力下，概念不斷進(jìn)步，分別經(jīng)過了“Building Product Model”、“Generic Building Model”的階段，2002年，Autodesk公司提出BIM（Building Information Modeling）的概念并推出了自己的BIM 軟件產(chǎn)品，此后全球另外兩個大軟件開發(fā)商Bentley，Graphisoft也相繼推出了自己的BIM產(chǎn)品。從此BIM從一種理論思想變成了用來解決實際問題的數(shù)據(jù)化的工具和方法。

1.2 BIM的定義

BIM的概念起源于美國，美國國家BIM 標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)對BIM的定義是全球國家公認(rèn)的定義，即“Building Information Modeling (BIM) is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility. A BIM is a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle; defined as existing from earliest conception to demolition.”

簡而言之就是BIM技術(shù)有三點特點：有材料物理和功能信息的三維模型、全壽命周期、協(xié)同作業(yè)。

2 從三個特點淺談BIM技術(shù)用于橋梁工程

2.1 有材料物理和功能信息的三維模型

有材料物理和功能信息的三維模型即我們用計算機(jī)建立的三維模型各個構(gòu)件中有材料的受力特性和功能作用的信息，這些受力特性和功能作用在三維模型建立的時候就輸入模型信息中了。

有材料物理和功能信息的三維模型對于橋梁工程究竟有何意義呢？下圖中圖1是一個由Revit建立的斜拉橋的三維模型，圖2是一個由Midas civil建立的連續(xù)梁橋的三維模型，Revit和Midas都可以在建立三維模型時輸入材料的物理信息和功能信息，但是從建模的過程可以知道Revit建立的三維模型可以輸入的信息較Midas更加精細(xì)，Revit的模型建立甚至可以精確到鋼索的細(xì)部構(gòu)造，橋梁上的任何一個小的部件都可以在Revit模型上建立，這便是用BIM軟件建立出的模型對比于現(xiàn)廣泛使用的橋梁建模軟件建出的模型的優(yōu)勢所在。

圖1 由Revit建立的斜拉橋的三維模型

圖2 由Midas civil建立的連續(xù)梁橋的三維模型

除了采用BIM技術(shù)建出的模型比傳統(tǒng)建模的模型更加細(xì)致外，采用BIM技術(shù)建模更有它獨特的優(yōu)勢，在BIM模型的建立過程中，我們可以采用“BIM＋無人機(jī)”的模式，這樣大大減短了大規(guī)模建模所要耗費的時間和精力?，F(xiàn)在許多政府部門用的“BIM+GIS”建立的模型就是由無人機(jī)拍攝的橋梁或建筑照片建立的三維模型，這種建模模式較傳統(tǒng)建模更加高效。

“BIM＋VR”也是當(dāng)代BIM技術(shù)的一大亮點，由BIM技術(shù)建立的模型，通過一些特殊的平臺和VR眼鏡相連，這大大舒緩了業(yè)主和設(shè)計人員根深蒂固的溝通問題，設(shè)計人員可以通過BIM模型和VR眼鏡更加生動的向業(yè)主展示自己的設(shè)計理念，業(yè)主也能通過這個技術(shù)更明確的向設(shè)計人員提出自己的建議和要求，這是BIM技術(shù)對當(dāng)代橋梁行業(yè)乃至整個土木行業(yè)的一個較好的改變。

2.2 全壽命周期

BIM 是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個平臺中的信息，從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的平臺。

BIM技術(shù)在橋梁的全壽命周期過程中即扮演了一個平臺的角色，也扮演了一個參與者的角色。BIM技術(shù)是一個平臺的角色是指BIM技術(shù)將一個橋梁從建設(shè)到

保養(yǎng)維護(hù)拆除用一個平臺統(tǒng)一管理起來了，BIM技術(shù)是一個參與者的角色是指由BIM技術(shù)建立的三維模型是橋梁全壽命過程統(tǒng)一化過程中的核心，不可或缺。

BIM技術(shù)是如何通過三維模型統(tǒng)一橋梁全壽命周期過程的呢？首先我們應(yīng)該明確BIM建立出的三維模型不是“一次用品”，不是如以前的設(shè)計模型一樣歷經(jīng)設(shè)計、施工、竣工后就丟置一旁，BIM模型可以和各種傳感器相連，從而使模型兼顧設(shè)計、施工、保養(yǎng)等橋梁全壽命，加上現(xiàn)在的5G的技術(shù)開始投入使用，“BIM+5G”可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的橋梁狀況的實時監(jiān)控，信息傳輸更加便捷。

同時，BIM也是個平臺，在這個平臺上，任何周期的橋梁管理者都能通過統(tǒng)一的BIM平臺將自己需要新增的信息記錄在平臺上，例如，開裂情況、施工進(jìn)度、實時橋梁健康情況等，而這些信息也將通過平臺與所有使用方共享。

2.3 協(xié)同作業(yè)

BIM建模協(xié)同作業(yè)即將項目分為多個部分，BIM工程師于各分割部分進(jìn)行模型建立作業(yè)，再將完成的模型以鏈接的方式進(jìn)行協(xié)同以整合模型的過程。BIM建模的協(xié)同作業(yè)也體現(xiàn)在連通甲方、設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方、勘察方五方的BIM管理平臺上，通過BIM管理平臺，五方可以通過同一個平臺交換信息，這大大提高了工程建設(shè)的效率。

常規(guī)的甲方、設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方、勘察方五方的交流渠道是以甲方為中心的雙向式聯(lián)系，設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方、勘察方分別和甲方聯(lián)系，甲方轉(zhuǎn)達(dá)在常規(guī)橋梁工程中耗費了很多財力，若是能將這五方共同匯聚于一個平臺，一個BIM模型，那么在信息傳輸?shù)乃俣壬陷^常規(guī)工程項目中的郵寄迅速不少。

3 國內(nèi)外BIM技術(shù)用于橋梁工程最新動態(tài)

現(xiàn)階段國內(nèi)的BIM技術(shù)雖處于發(fā)展初期，卻是最具有活力、發(fā)展勢頭最旺的時期。西南交通大學(xué)近期研究的《基于BIM的鋼桁梁橋裂紋病害信息數(shù)字化管理》對BIM技術(shù)用于橋梁工程保養(yǎng)階段有著推動的作用，而此外，中國內(nèi)的其他高校的土木行業(yè)也圍繞著BIM的課題開展了各式各樣的研究。

而美國、英國、德國、以色列等國合力研究的SeeBridge橋梁檢測平臺在世界的橋梁行業(yè)掀起了巨浪，可以大大讓橋梁的管理變得高效，這意味著BIM技術(shù)將在一直在土木行業(yè)中BIM改革中巋然不動的橋梁工程領(lǐng)域發(fā)動一場改革。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)以它的三大特點給橋梁工程帶來了便捷，無論是國內(nèi)還是國外，“BIM+橋梁工程”儼然成為未來的橋梁工程的發(fā)展動向，BIM用于橋梁工程的這個課題將在未來的一段時間值得被我們重視和研究。