中建七局第二建筑有限公司，安徽 合肥 230000

近年來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，城市化進(jìn)程越來(lái)越快。城市高架橋梁作為城市交通設(shè)施的重要組成部分，具有規(guī)模大、施工環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，而利用BIM技術(shù)可以直觀有效地以三維形式顯示有關(guān)建設(shè)項(xiàng)目的各種信息，從而幫助施工方了解項(xiàng)目的理念，掌握施工計(jì)劃的可行性和檢查空間的合理性。

1 BIM技術(shù)的重要性與優(yōu)勢(shì)

1.1 在城市高架橋梁工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的重要性

城市高架橋梁工程結(jié)構(gòu)形狀多種多樣，相對(duì)復(fù)雜，尤其是一些結(jié)構(gòu)特殊的高架橋梁，尺寸大，構(gòu)件種類(lèi)繁多，構(gòu)件之間的布局關(guān)系非常復(fù)雜。設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要從整體上確保高架橋梁的整體安全性和可靠性，對(duì)于橋梁的一些局部重要部分也需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。城市高架橋梁的施工圖通常是使用CAD程序創(chuàng)建的2D工程圖，因此很難清楚地傳達(dá)橋梁設(shè)計(jì)者的意圖。另外，施工人員水平不均，易誤解CAD圖，可能導(dǎo)致高架橋梁設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成返工損失，甚至嚴(yán)重?fù)p害城市高架橋梁的安全性。應(yīng)用BIM技術(shù)則可以準(zhǔn)確地創(chuàng)建高架橋梁的三維圖像，并清晰準(zhǔn)確地傳達(dá)各種組件連接的外觀、布置和形狀等信息，使設(shè)計(jì)人員可以直接使用BIM技術(shù)生成的3D圖形來(lái)執(zhí)行局部的有限元計(jì)算。此外，施工人員還可以借助BIM技術(shù)準(zhǔn)確了解設(shè)計(jì)者的意圖，避免對(duì)設(shè)計(jì)圖產(chǎn)生誤解，顯著提高了橋梁建造的效率。

1.2 在城市高架橋梁工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）進(jìn)行可視化交流。BIM技術(shù)可以將施工計(jì)劃轉(zhuǎn)化為3D模型，設(shè)計(jì)師和業(yè)主可以在可視化環(huán)境中進(jìn)行交流。同時(shí)，BIM技術(shù)可以創(chuàng)建設(shè)計(jì)計(jì)劃意見(jiàn)交換的平臺(tái)，參與高架橋梁設(shè)計(jì)的單位可以使用該平臺(tái)表達(dá)他們的觀點(diǎn)和想法，并對(duì)高架橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。此外，BIM技術(shù)模型可以清楚地模擬橋梁施工過(guò)程，展示施工過(guò)程中的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)計(jì)劃中添加補(bǔ)救措施，以確保施工團(tuán)隊(duì)可以更好地解決現(xiàn)有問(wèn)題。

（2）提高設(shè)計(jì)質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)成本控制。使用BIM技術(shù)可以在設(shè)計(jì)階段生成更詳細(xì)的3D模型，該模型可以指導(dǎo)2D施工圖的繪制，避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。不僅如此，使用BIM技術(shù)還可以計(jì)算項(xiàng)目中使用的各種物料，計(jì)算項(xiàng)目成本，并提供成本控制的保障。

（3）實(shí)現(xiàn)全壽命周期管理。借助BIM技術(shù)，可以在整個(gè)項(xiàng)目生命周期中提供服務(wù)保障。例如，可以在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的組件極大地提高了建設(shè)效率，并使設(shè)計(jì)師更好地了解建筑技術(shù)等，為建筑提供更好的設(shè)計(jì)服務(wù)。BIM技術(shù)中存在的交流平臺(tái)還可以使項(xiàng)目中涉及的各方獲得更好的咨詢(xún)服務(wù)。

2 BIM技術(shù)在城市高架橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算中的應(yīng)用

2.1 建立模型并計(jì)算

在城市高架橋梁設(shè)計(jì)中，可以使用BIM技術(shù)快速建立橋梁模型并進(jìn)行計(jì)算，主要包括局部模型的計(jì)算和整體模型的計(jì)算。高架橋梁的整體模型主要采用桿系模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程建模量小，易保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在執(zhí)行局部模型計(jì)算時(shí)，計(jì)算要精確，因此有必要精確地模擬高架橋梁的不同部分。使用BIM技術(shù)可以大幅度減少模型模擬時(shí)間，只需直接截取BIM技術(shù)模型的一部分進(jìn)行局部模型計(jì)算即可，同時(shí)可以清晰、準(zhǔn)確地顯示出高架橋梁部件連接的尺寸和形狀。高架橋梁的設(shè)計(jì)是一個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，通常很難一次計(jì)算通過(guò)，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須調(diào)整橋梁的參數(shù)，以設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠的城市高架橋梁?？梢岳肂IM技術(shù)來(lái)調(diào)整高架橋梁的參數(shù)，避免了重復(fù)的建模過(guò)程，顯著提高了計(jì)算效率。

2.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)合理性并檢查沖突

在開(kāi)展城市高架橋梁設(shè)計(jì)工作時(shí)，BIM技術(shù)可以準(zhǔn)確地檢查項(xiàng)目并正確計(jì)算工程量。在仿真過(guò)程中，如果在工程圖中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以及時(shí)進(jìn)行更改，還可以創(chuàng)建物料清單，將模型生成的清單與2D工程圖進(jìn)行比較，并在工程量統(tǒng)計(jì)期間發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題。同時(shí)，BIM技術(shù)還可以進(jìn)行沖突檢查。在高架橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，來(lái)自各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員傾向于選擇2D圖形進(jìn)行溝通，有時(shí)可能難以滿(mǎn)足項(xiàng)目的直觀性和一致性要求，然而B(niǎo)IM技術(shù)可以?xún)?yōu)化和集成模型，并分析各種問(wèn)題以避免在施工過(guò)程中出錯(cuò)。

2.3 完善施工計(jì)劃

利用BIM技術(shù)可以創(chuàng)建詳細(xì)的信息模型，并將該模型用作開(kāi)發(fā)和改進(jìn)城市高架橋梁施工計(jì)劃的基礎(chǔ)。在進(jìn)行高架橋梁設(shè)計(jì)工作時(shí)，可以選擇BIM技術(shù)來(lái)模擬橋梁施工過(guò)程，顯示施工計(jì)劃中的差異，更好地指導(dǎo)施工計(jì)劃的編制，實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃的優(yōu)化并顯著提高施工效率及施工質(zhì)量。

2.4 正確計(jì)算工程量

在傳統(tǒng)的城市高架橋梁設(shè)計(jì)中，主要是手動(dòng)使用工程CAD圖來(lái)計(jì)算工程量或使用成本核算軟件，這兩種方法會(huì)產(chǎn)生更多的工作量并且更容易出錯(cuò)。如果在橋梁設(shè)計(jì)階段使用BIM技術(shù)構(gòu)建高架橋梁模型，則該模型可以作為計(jì)算工程量的基礎(chǔ)，使用BIM技術(shù)構(gòu)建的高架橋梁模型可以包含高架橋梁的所有結(jié)構(gòu)信息，然后使用計(jì)算機(jī)讀取每個(gè)橋梁組件，相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)信息就可以顯示在表格中。

3 BIM技術(shù)在城市高架橋梁施工階段的應(yīng)用

3.1 場(chǎng)地規(guī)劃

城市高架橋梁施工環(huán)境復(fù)雜，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求很高。在初始施工階段，可根據(jù)項(xiàng)目創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的高架橋梁模型數(shù)據(jù)庫(kù)，并使用Google Maps覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù)中的城市高架橋梁模型，以生成施工現(xiàn)場(chǎng)的3D場(chǎng)景。在3D場(chǎng)景的指導(dǎo)下，可以在室內(nèi)進(jìn)行施工通道的規(guī)劃以及施工設(shè)備、攪拌站、物料存儲(chǔ)區(qū)域等的位置選擇，并可以通過(guò)內(nèi)業(yè)規(guī)劃和實(shí)際工地結(jié)合確定最佳施工方案，以進(jìn)行文明施工。經(jīng)過(guò)合理的規(guī)劃，一方面減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量，另一方面提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)效率，也增加了項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 施工模擬

使用BIM技術(shù)結(jié)合時(shí)間屬性可以使城市高架橋梁施工的整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)可視化建模和動(dòng)態(tài)模擬。通過(guò)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，可以識(shí)別出施工過(guò)程中的問(wèn)題，確定施工計(jì)劃是否可行，制訂節(jié)省施工材料、能源和勞動(dòng)力的有效施工方案。此外，還可以根據(jù)模擬的施工過(guò)程分配現(xiàn)場(chǎng)材料，確定進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的材料和施工設(shè)備的順序和數(shù)量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度表部署施工材料和施工設(shè)備，以提高橋梁施工期間的工作效率。

3.3 工程量統(tǒng)計(jì)

在使用BIM技術(shù)建模時(shí)，每個(gè)橋梁組件都被稱(chēng)為軟件的“族”文件，如墩、梁、樁基等?！白濉蔽募且粋€(gè)獨(dú)立的文件，并且每個(gè)“族”文件都有對(duì)應(yīng)的代碼。通過(guò)調(diào)用“族”文件進(jìn)行仿真，可以獲得整體的高架橋梁模型。然后，可以通過(guò)對(duì)“族”文件對(duì)象進(jìn)行編碼來(lái)執(zhí)行有關(guān)橋梁工程量的統(tǒng)計(jì)，并且可以使用統(tǒng)計(jì)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)有關(guān)單個(gè)組件、組件類(lèi)型或工程量的統(tǒng)計(jì)。此方法不需要在傳統(tǒng)的2D圖形上進(jìn)行手動(dòng)計(jì)算，從而提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性和效率。

3.4 三維技術(shù)交底

在建造城市高架橋梁項(xiàng)目時(shí)，有許多類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的技術(shù)交底基于2D平面，由于尺寸限制，無(wú)法充分突出設(shè)計(jì)信息。利用BIM技術(shù)進(jìn)行橋梁3D建模，可以顯示各種參數(shù)、樣式和位置信息，實(shí)現(xiàn)三維可視化交底，從而提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的準(zhǔn)確性，并減少了傳統(tǒng)的技術(shù)交底中的信息不足問(wèn)題。

3.5 施工進(jìn)度、質(zhì)量控制和管理

城市高架橋梁施工過(guò)程復(fù)雜，總體規(guī)劃困難，難以有效管理施工進(jìn)度。通過(guò)采用BIM技術(shù)創(chuàng)建的3D可視高架橋梁模型來(lái)模擬施工過(guò)程，有助于有效監(jiān)控建筑的總體進(jìn)度，掌握施工過(guò)程的細(xì)節(jié)，動(dòng)態(tài)調(diào)整施工過(guò)程并解決問(wèn)題，以確保橋梁施工過(guò)程中對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行控制，從而提高施工質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)在城市高架橋梁運(yùn)營(yíng)管理中的應(yīng)用

在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，城市高架橋梁容易受到許多因素的影響，并且更容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全問(wèn)題，因而必須合理進(jìn)行維護(hù)管理工作，使橋梁保持良好的狀態(tài)。城市高架橋梁竣工后，設(shè)計(jì)模型、施工模型和各種信息將存在于數(shù)字信息模型中，借助這些信息，運(yùn)營(yíng)管理人員可以有效地分析各種風(fēng)險(xiǎn)，了解問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因，從而制訂合理的維護(hù)和維修計(jì)劃，以及在運(yùn)營(yíng)期間將相關(guān)信息寫(xiě)入BIM模型。借助專(zhuān)業(yè)軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄的查詢(xún)，大幅度提高數(shù)據(jù)檢索的效率，取得很好的檢索效果。對(duì)于現(xiàn)有的安全威脅和安全問(wèn)題，可以使用BIM模型來(lái)提醒，然后及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，以確保城市高架橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，BIM技術(shù)在城市高架橋梁工程中有許多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在施工設(shè)計(jì)計(jì)算中可以有效保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，為合理確定工程造價(jià)奠定基礎(chǔ)；在施工階段可以為施工過(guò)程提供有效參考，保證施工質(zhì)量；在運(yùn)營(yíng)管理階段可以有效提高維護(hù)質(zhì)量，延長(zhǎng)橋梁的壽命。因此，施工單位要強(qiáng)化BIM技術(shù)在城市高架橋梁中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高橋梁的整體施工質(zhì)量。