黃婧，左興龍，陳琴梅

（內(nèi)江師范學(xué)院建筑工程學(xué)院）

1 引言

橋梁工程因工程量大，施工難度高，環(huán)境復(fù)雜，一直是建筑行業(yè)的硬骨頭。由于這些特性，橋梁工程的各個(gè)階段都有較高的技術(shù)要求，這也提高了對(duì)從業(yè)人員的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，在傳統(tǒng)橋梁工程中因?yàn)槠鋸?fù)雜性和高標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)階段的工作效率一直比較低，一旦出現(xiàn)某些錯(cuò)誤就很可能需要重新來，其中有大量的無用功。而在施工階段，協(xié)調(diào)各個(gè)部門的工作也是一件不容易的事情，因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的具體情況而做出的施工計(jì)劃的變更也不能在第一時(shí)間傳達(dá)到各個(gè)施工部門，并做出相應(yīng)的調(diào)整。在橋梁的運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，制定整座橋梁的運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案也是一件耗時(shí)耗力的工程，而且僅憑人力難免會(huì)有疏漏。而將建筑信息模型引入到橋梁工程的各個(gè)階段能有效地提高整體效率，節(jié)約工程成本，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 建筑信息模型的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）的根本理念是通過采集建筑工程中的各種信息，建立一個(gè)建筑工程的模型，全程模擬建筑工程從設(shè)計(jì)階段、施工階段到運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的實(shí)況。開放、中立、協(xié)作依然是建筑行業(yè)的基調(diào)。為了讓建筑信息模型得到更好的發(fā)展，業(yè)界大力推動(dòng)了建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，促進(jìn)個(gè)人建筑信息模型認(rèn)證（建筑行業(yè)將根據(jù)各自的經(jīng)濟(jì)能力進(jìn)行培訓(xùn)工作），同時(shí)，更多的采用開放建筑信息模型流程[1]。建筑信息模型的建立是現(xiàn)在多種技術(shù)的結(jié)合，是其包含在內(nèi)的各種先進(jìn)技術(shù)的能力的互補(bǔ)，因其具有可視化、模擬化、優(yōu)化性等特點(diǎn)，有利于各種建筑工程（橋梁、道路、市政水利管道、裝配式建筑、隧道等）提高工程整體效率，降低施工難度，減少不必要的設(shè)計(jì)成本，并且通過建立建筑信息平臺(tái)來達(dá)到信息共享，幫助工程中的各個(gè)部門協(xié)同合作。

1）可視化

建筑信息模型是通過參數(shù)建造的三維模型，可以將橋梁工程從大到小、事無巨細(xì)的呈現(xiàn)出來，包括橋梁的整體結(jié)構(gòu)形狀到橋梁中某一構(gòu)件的大樣和參數(shù)。較之平面設(shè)計(jì)圖紙，其識(shí)圖更加方便，減少碰撞沖突，使整個(gè)橋梁工程透明化，更有利于后續(xù)的施工階段與運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段。

2）協(xié)調(diào)性

建筑信息模型構(gòu)建了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)信息共享，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的交流平臺(tái)。通過這個(gè)平臺(tái)，凡是參與了這個(gè)工程項(xiàng)目的相關(guān)部門都可以實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享。同時(shí)在橋梁工程的施工階段，各個(gè)部門協(xié)同合作時(shí)，某一處發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行了數(shù)據(jù)的更改，那么其他相關(guān)的部門也能在第一時(shí)間收到反饋，并根據(jù)反饋對(duì)自己的施工計(jì)劃做出相應(yīng)的調(diào)整。這樣的工作模式大大提升工程建設(shè)的效率。

3）模擬性

建筑信息模型不僅可以根據(jù)參數(shù)和相應(yīng)要求建造模型，它同時(shí)也具備很強(qiáng)的模擬性能。它可以在預(yù)設(shè)模型的基礎(chǔ)上模擬光照，溫度，風(fēng)環(huán)境等工程項(xiàng)目周邊自然環(huán)境，還可以模擬出施工場(chǎng)景，包括人員，材料，大型器械的安排，場(chǎng)地內(nèi)各個(gè)不同功能區(qū)域的劃分。而在加入時(shí)間因素的條件下，建筑信息模型還可以模擬出隨時(shí)間的推移，施工工程進(jìn)度的變化。

建筑信息模型是一種結(jié)合了多種技術(shù)，包括：三維建模、云平臺(tái)、統(tǒng)籌計(jì)算、環(huán)境信息采集與模擬等。它是多數(shù)技術(shù)的集合體，擁有多種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但它并不是單純的1+1=2 的結(jié)合，它的結(jié)合甚至使技術(shù)體現(xiàn)了1+1＞2 的效果。建筑信息的運(yùn)用不論是在提高工程效率，提升工程質(zhì)量，加強(qiáng)各工程部門之間的協(xié)同合作方面都有著出色的表現(xiàn)。特別是在橋梁工程這種設(shè)計(jì)要求高，施工難度大，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)程序復(fù)雜，建設(shè)期間不可控因素多的高難度工程中，建筑信息模型的應(yīng)用，實(shí)乃橋梁工程建設(shè)的 福音[2]。

3 建筑信息模型在橋梁工程各個(gè)階段的應(yīng)用

3.1 建筑信息模型在橋梁工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

橋梁的設(shè)計(jì)階段一直是整個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)施過程中技術(shù)難度高，計(jì)算量大，設(shè)計(jì)任務(wù)繁重，成本高的階段。建筑信息模型的應(yīng)用能有效地較少工作量，提高工作效率，具體應(yīng)用如下。

1）建立模型

建筑信息模型通過收集建筑工程數(shù)據(jù)資料，施工地點(diǎn)周圍地理環(huán)境資料進(jìn)行資料的整理和施工環(huán)境的模擬，讓橋梁工程的設(shè)計(jì)工作落到實(shí)地，不脫離現(xiàn)實(shí)，更具有實(shí)用性。同時(shí)，其建立的模型不僅僅是橋梁的整體外形，還細(xì)化到橋梁的各個(gè)部位、構(gòu)件、材質(zhì)。這樣細(xì)致有條理的建模極大程度上節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，減少了設(shè)計(jì)成本，提升了設(shè)計(jì)效率[3]。同時(shí)，我們可以通過對(duì)特定部位的模擬放大，結(jié)合實(shí)際環(huán)境條件，減少了設(shè)計(jì)與施工的矛盾，不會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)過于理想化而施工困難甚至無法施工的情況[4]。并且，建筑信息技術(shù)建立的模型不僅是橋梁工程所需的全橋模型，還包括地質(zhì)模型。該模型通過衛(wèi)星掃描、無人機(jī)航拍、地質(zhì)勘測(cè)等方式獲取相關(guān)地理地質(zhì)信息，構(gòu)建施工地點(diǎn)的地質(zhì)模型。地質(zhì)模型與全橋模型的結(jié)合運(yùn)營(yíng)才能使整體的設(shè)計(jì)效率顯著提高，減少設(shè)計(jì)成本[5]。

2）導(dǎo)出圖紙

在生成設(shè)計(jì)圖紙階段，由于建筑信息模型有之前各種工程相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，生成的圖紙具有更詳細(xì)、更形象、更清晰的特點(diǎn)，更有利于工作人員的辨識(shí)。同時(shí)，通過建筑信息模型導(dǎo)出的圖紙種類更豐富，包括：平面圖、縱橫立面圖、剖面圖，各部位三維模型，構(gòu)件詳圖。較之二維平面圖更具有優(yōu)勢(shì)。而且，建筑信息模型具有信息交流平臺(tái)，可以起到信息共享的作用。在適應(yīng)多變的環(huán)境是，對(duì)設(shè)計(jì)不斷進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，信息的共享可以使各個(gè)部門在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)自己負(fù)責(zé)的工作進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到各部門協(xié)同合作的目的。而且圖紙的不合理處的修改也只需修改一次，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)都是共通的。這樣，大大節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了橋梁工設(shè)計(jì)的質(zhì)量[6]。

3）工程量的計(jì)算

因?yàn)樵诮r(shí)用到了各種詳盡的數(shù)據(jù)，所以可以輕松的制作出橋梁工程的工程量統(tǒng)計(jì)表格。而在對(duì)某項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，該表格的數(shù)據(jù)也會(huì)在相應(yīng)的規(guī)范下自行做出相應(yīng)的調(diào)整。從而在該數(shù)據(jù)表格的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁工程進(jìn)行精確的成本計(jì)算[7]。

4）設(shè)計(jì)分析

在橋梁工程設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)成果不是一次性成型的，需要經(jīng)過多次的修改、反復(fù)校準(zhǔn)、解決問題。在平面設(shè)計(jì)階段，這是一件很麻煩的事，需要不停地重復(fù)，非常的繁瑣費(fèi)時(shí)。而建筑信息模型的運(yùn)用，可以在直接對(duì)橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估、校核并生成報(bào)告，效果顯著。橋梁建設(shè)的各個(gè)單位就可以根據(jù)這些報(bào)告提出修改意見，并立刻就能看到修改后的效果，這樣省時(shí)省力，大大提高了設(shè)計(jì)效率[8]。同時(shí)，我們還可以運(yùn)用建筑信息模型來實(shí)現(xiàn)橋梁工程的碰撞檢查，包括時(shí)間流程碰撞和幾何碰撞，這減少了后期橋梁施工時(shí)的麻煩。

3.2 建筑信息模型在橋梁工程施工階段的應(yīng)用

在橋梁工程的施工階段，我們可以利用建筑信息模型的可視性、模擬性、參數(shù)一體化、可優(yōu)化性來提高施工效率和工程質(zhì)量?？梢愿鶕?jù)在設(shè)計(jì)階段建立的模型，結(jié)合施工環(huán)境的實(shí)際情況來挑選和安排合適的施工團(tuán)隊(duì)，制定施工計(jì)劃。因?yàn)榻ㄖ畔⒛Ｐ涂梢猿尸F(xiàn)三維模型，可以更有利于施工人員識(shí)圖，減少因?qū)D紙不理解而造成的問題。同時(shí)，施工人員可以在接觸實(shí)際施工環(huán)境后對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行分析和審核，盡力避免因圖紙與實(shí)際不符而造成的返工等問題[9]。

憑借建筑信息模型，可以進(jìn)行場(chǎng)地的布置，人員、器械的進(jìn)出場(chǎng)與安排，還可以借助建筑信息模型提前模擬出施工環(huán)境，如：材料的進(jìn)出與堆放，工人生活設(shè)施的布局，各項(xiàng)工程的活動(dòng)區(qū)域劃分等。在此基礎(chǔ)上可以合理的安排人員的進(jìn)出場(chǎng)的次序，設(shè)備的采購(gòu)時(shí)機(jī)，大型器械的進(jìn)出場(chǎng)與安置。還能借助建筑信息模型的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)施工原材料進(jìn)行合理的控制，包括材料的種類、參數(shù)配比、數(shù)量和市場(chǎng)行情等，以求在符合施工質(zhì)量要求的前提下，購(gòu)買最高性價(jià)比的施工原材料[10]。因此，在有效地控制施工成本與人力資源的同時(shí)，使施工管理更安全合理[11]。

建筑信息模型具有模擬時(shí)間線的能力，可以有效地控制施工進(jìn)度，進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。合理安排工期，避免延期、滯工、工程沖突等問題。同時(shí)，基于參數(shù)一體化，我們可以對(duì)工程的資金成本形成動(dòng)態(tài)管理。而這一系列的模擬與參數(shù)化也為安全決策的提出提供了支持[12]。

建筑信息模型可以在橋梁工程施工階段公開設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，分享給參與橋梁施工的各個(gè)部門，縮短了各部門之間的溝通距離，也減少了生產(chǎn)橋梁構(gòu)件的廠家生產(chǎn)時(shí)的構(gòu)件誤差。數(shù)據(jù)的公開，可以對(duì)施工資源進(jìn)行合理的控制與安排，避免了施工資源的浪費(fèi)。

3.3 建筑信息模型在橋梁工程運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的應(yīng)用

在橋梁工程的運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，通過借助建筑信息模型構(gòu)建的全方位信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多方單位信息共享，有效提升管理效率。同時(shí)，運(yùn)用建筑信息模型的可視化、模擬性的特點(diǎn)實(shí)行工程全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)整體工程進(jìn)行分析后列出的薄弱環(huán)節(jié)的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，可以讓我們?cè)诘谝粫r(shí)間做好預(yù)防工作。而建筑信息模型信息共享平臺(tái)的信息變更、動(dòng)態(tài)更新與透明化也為建筑工程多方單位開展協(xié)同管理提供了基礎(chǔ)[13]。

通過建筑信息模型，可以借助橋梁工程的信息模型和施工信息定制一套合理的運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案，保證橋梁工程的合理運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，對(duì)橋梁工程的運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行最大程度的資源利用，避免了能源的浪費(fèi)。一般情況，此項(xiàng)工作對(duì)人員專業(yè)素質(zhì)要求較高，操作難度不低，因此可以利用建筑信息模型對(duì)橋梁設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)上傳至評(píng)估網(wǎng)站，從而制定最低能耗的維護(hù)方案，以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命[14]。建筑信息模型與GPS 技術(shù)的結(jié)合，將整個(gè)橋梁工程根據(jù)不同的條件進(jìn)行分段管理，再針對(duì)特定段進(jìn)行深入運(yùn)營(yíng)維護(hù)方案的制定。

建筑信息模型可以將橋梁工程的各種信息數(shù)據(jù)化，構(gòu)建起一致化的數(shù)據(jù)信息模型，通過此模型，可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，并對(duì)這些信息進(jìn)行統(tǒng)一化的管理。同時(shí)，根據(jù)此模型針對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，建立一個(gè)全新的、高效的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建立也在一定程度彌補(bǔ)了因人員自身專業(yè)能力的不足而造成的運(yùn)營(yíng)方案的不足。這樣有效降低了工作強(qiáng)度，提升了工作效率[15]。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑信息模型的優(yōu)勢(shì)可以在橋梁工程中得到充分的發(fā)揮，有效地提高效率，減少工作量，節(jié)約成本，創(chuàng)造巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。但是在橋梁工程中應(yīng)用建筑信息模型還在初級(jí)階段，還需進(jìn)一步加深建筑信息模型與橋梁工程的聯(lián)系，繼續(xù)挖掘兩者結(jié)合的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>