崔龍

安徽省建設(shè)工程測試研究院有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230000

引言

由于橋梁工程所包含的分支項目較多且較為繁雜，無論在設(shè)計規(guī)劃、施工作業(yè)還是后期的運營維護階段，常需要多專業(yè)、多部門的協(xié)同工作，這就使得各部門間信息的對稱性及快速傳遞得不到保障，加大了橋梁各個階段的控制與管理的難度。隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)和智能檢測等技術(shù)的快速發(fā)展，使得工程項目中的實時信息收集與共享變?yōu)榭赡堋IM技術(shù)具有信息高度集中、數(shù)據(jù)實時共享等特點，應(yīng)用較為廣泛，在房屋建筑和橋梁工程方面也取得了較多成果。

1 BIM技術(shù)

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM，該技術(shù)在現(xiàn)階段我國工程行業(yè)中的應(yīng)用越來越常見，也得到了高度認可，自2002年提出至今，確實在多個領(lǐng)域發(fā)揮出了重要作用。在BIM技術(shù)的實際應(yīng)用中，為了更好地實現(xiàn)三維立體模型的構(gòu)建和應(yīng)用，最關(guān)鍵的是確保相關(guān)信息資料的充分準(zhǔn)備，尤其是對于工程項目中涉及的所有構(gòu)件，都需要準(zhǔn)確掌握其幾何信息以及屬性信息，進而才能夠有效進行整體模型的優(yōu)化構(gòu)建[1]。從工程項目中BIM技術(shù)作用表現(xiàn)上來看，其不僅僅可以在規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)中發(fā)揮較理想的指導(dǎo)作用，往往還能夠較好地服務(wù)于全過程的優(yōu)化管控，積極協(xié)助項目管理人員完成工程建設(shè)任務(wù)?；诋?dāng)前橋梁工程項目設(shè)計工作的開展而言，BIM技術(shù)的應(yīng)用往往可以表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，具體如下。①BIM技術(shù)在橋梁工程項目設(shè)計中的應(yīng)用具備可視化特點，進而也就能明顯降低設(shè)計人員的工作壓力，促使設(shè)計人員可以在虛擬化的三維立體信息模型上進行設(shè)計處理，對于各個信息資料的應(yīng)用同樣也更為高效有序。在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，往往還可以呈現(xiàn)出不同顏色以及大小的各個橋梁工程構(gòu)件，以此不斷提升橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，避免了因為設(shè)計視覺呈現(xiàn)效果不佳帶來的設(shè)計隱患，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)二維平面設(shè)計方式。②BIM技術(shù)在橋梁工程項目設(shè)計中的應(yīng)用，還能夠表現(xiàn)出較強的計算分析能力，在面臨當(dāng)前越來越復(fù)雜的橋梁工程項目結(jié)構(gòu)體系時，設(shè)計人員需要計算分析的內(nèi)容往往也更為繁雜，進而也就極有可能導(dǎo)致一些錯亂偏差問題出現(xiàn)。但是，在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，大量計算分析工作都可以自動化完成，尤其是在工程量統(tǒng)計以及相關(guān)造價管理工作開展中，都可以形成更高效的處理效果。③BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計中的應(yīng)用還具備明顯優(yōu)化效果，能夠全方位優(yōu)化設(shè)計方案，促使橋梁工程項目設(shè)計方案具備更強的可行性和協(xié)調(diào)性，盡可能規(guī)避各個設(shè)計隱患問題，降低后續(xù)施工中出現(xiàn)變更的概率。在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，橋梁工程設(shè)計方案往往可以形成更理想的優(yōu)化驗證，尤其是對于虛擬施工模塊的應(yīng)用，更是可以較好實現(xiàn)對橋梁設(shè)計方案的優(yōu)化審查，及時改進其中存在的缺陷和隱患，以此不斷優(yōu)化提升設(shè)計水平。

2 檢測數(shù)據(jù)內(nèi)容不足

①缺乏精準(zhǔn)度的檢測標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁工程的檢測其實是一項非常復(fù)雜的工程，因為道路橋梁工程本身涉及許多的項目與環(huán)節(jié)，而檢測工作是要對這些所有的環(huán)節(jié)都要進行跟進與檢測，確保施工的安全，可是當(dāng)前并沒有制定標(biāo)準(zhǔn)的道路橋梁內(nèi)容的細則，所以檢測人員經(jīng)常不知道自己要檢測的內(nèi)容，對于檢測內(nèi)容無法進行深入的檢測。②歷史數(shù)據(jù)缺失。由于沒有對檢測數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的管理，很多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無法獲取和查詢，不利于對設(shè)施進行縱向的分析比較，同時也導(dǎo)致了檢測數(shù)據(jù)利用率低下的情況，一般只使用一次。③數(shù)據(jù)融合不足，宏觀的看勘察、測量、試驗都會產(chǎn)生檢測數(shù)據(jù)，而由于行業(yè)的不同細分，這些檢測數(shù)據(jù)往往僅在各自的范圍內(nèi)使用，很難出現(xiàn)在同一個平臺內(nèi)，很大程度的阻礙了不同數(shù)據(jù)間的相關(guān)性分析[2]。

3 檢測數(shù)據(jù)與BIM技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)平臺

①工程量統(tǒng)計。Revit軟件可以自動統(tǒng)計項目的工程量。結(jié)構(gòu)柱也按照此類方式進行統(tǒng)計，要注意的是結(jié)構(gòu)柱中的主墩外，其余部分現(xiàn)澆混凝土的強度等級均小于結(jié)構(gòu)框架。②碰撞檢查。碰撞檢查是BIM技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的重要一環(huán)。利用BIM軟件進行橋梁設(shè)計階段的碰撞檢查，有利于核實和檢查設(shè)計圖紙中的錯誤，可以防止施工作業(yè)中出現(xiàn)的勘誤。通過構(gòu)建科學(xué)合理的模型，大大降低了施工中出錯的可能性。運行碰撞檢測結(jié)束后，會有兩種情況，第一種是無碰撞時會彈出“無檢測到?jīng)_突”的提示；第二種是發(fā)生碰撞則會出現(xiàn)沖突報告對話欄。針對第二種情況可以導(dǎo)出沖突報告來查看碰撞圖元的類別和ID號，進行碰撞位置核實。在橋梁實際施工過程中，構(gòu)件間直接發(fā)生交錯的實體碰撞值得注意。利用Revit的三維可視化模型，可對混凝土連續(xù)梁橋段模型進行碰撞檢測。③模型的圖紙輸出。Revit軟件將生成的混凝土連續(xù)梁段施工圖紙，用于實際的施工作業(yè)。不同于傳統(tǒng)的圖紙修改的返工方式，Revit軟件不僅可以修改相應(yīng)模型的不足之處，還可以帶動所有二維圖紙的修改，極大地促進了施工進度，避免了返工帶來的時間和經(jīng)濟的成本?？梢钥吹綐蛄焊鳂?gòu)件的組成形式及變截面箱梁縱向鋼束的情況。在實際的橋梁工程應(yīng)用中，施工圖紙主要包含有梁施工圖和柱施工圖。梁施工圖主要包括各類型的模板圖和主要梁段的配筋圖等。在進行BIM軟件設(shè)置時要注意注釋內(nèi)容參數(shù)設(shè)置的正確性、匹配的族定義、梁的標(biāo)注等操作，柱施工圖同上。待混凝土連續(xù)梁橋段各類型圖紙布置完成后，還可以將二維結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入到CAD軟件中進行修改，聯(lián)動兩個畫圖軟件是BIM工程的一大優(yōu)勢。綜上所述，利用BIM技術(shù)平臺可以較大程度地發(fā)揮對橋梁的設(shè)計和校核的優(yōu)勢，對材料和構(gòu)配件的用量有了初步計量，提高了設(shè)計人員的工作效率。此外，還要注意協(xié)同工作的重要性。④協(xié)同工作。協(xié)同設(shè)計可以借助網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，由多個設(shè)計人員一起編制模型，共同完成一項設(shè)計任務(wù)。因此，實際橋梁工程建設(shè)中，協(xié)同設(shè)計應(yīng)具有信息快速傳遞、流程布置明晰、工具設(shè)施齊全等特點[3]。

3.2 初步設(shè)計階段

利用工業(yè)BIM工程技術(shù)軟件，根據(jù)本專業(yè)課程的總體方案設(shè)計及示意圖，自動完成本專業(yè)課程中所有道路、高架及橋梁的工程主體框架結(jié)構(gòu)和輔助基礎(chǔ)設(shè)施、管道及隧道路燈等的設(shè)計建模，并自動程序生成BIM技術(shù)模型相應(yīng)的建模文檔、工程量成本統(tǒng)計、工程成本估算等報表，繪制模型文檔之后，繪制圖片和工程模擬圖，并繪制高速漫游的工程視頻，從而使各專業(yè)的工程設(shè)計人員能夠協(xié)調(diào)好各專業(yè)的設(shè)計工作，提前對各專業(yè)在進行工程設(shè)計時可能遇到的各種問題進行準(zhǔn)確的分析和預(yù)測，從而減少了設(shè)計者的時間。持續(xù)期預(yù)算對整體設(shè)計稍做修改。

3.3 制定出詳細的檢測標(biāo)準(zhǔn)

道路橋梁的施工環(huán)節(jié)多，且周期較長，因此對于檢測部門來說，應(yīng)當(dāng)制定出詳細的檢測內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)。首先，要對整個道路橋梁施工的環(huán)節(jié)有一個清晰的了解，然后就是要針對這些環(huán)節(jié)，分析具體的檢測手段和要使用的檢測技術(shù)，制定出一份詳細的標(biāo)準(zhǔn)，從而更好地幫助檢查人員安排自己的檢測工作。其次，針對檢測的員工，檢測部門還應(yīng)當(dāng)要做好責(zé)任分工，把具體的檢測內(nèi)容分配到每位員工。

3.4 橋梁整體模型搭建

完成所有構(gòu)件的單獨建模后，對大橋BIM模型進行整合，考慮到硬件配置問題，采用以鏈接形式進行構(gòu)件整合，鏈接形式的模型同樣可與其他BIM軟件進行交互。

3.5 施工階段的規(guī)劃安排

在橋梁施工階段，存在施工環(huán)境的復(fù)雜性、預(yù)制構(gòu)件的多樣性和施工進度的不可控性等問題。通過模擬施工進度、施工工序、資源管理、項目構(gòu)件安裝等進程，確保合理性[4]。施工階段的信息化模擬，具體包含以下內(nèi)容。①施工過程模擬。施工過程模擬主要包括施工工期模擬和施工動態(tài)模擬兩個部分，施工工期模擬中可能會出現(xiàn)工期偏差，當(dāng)出現(xiàn)該問題時可及時采取動態(tài)糾偏措施。提前展示項目施工過程，優(yōu)化施工關(guān)鍵部位建造流程，大大縮短工期。施工動態(tài)模擬利用4D模型進行可視化模擬施工過程，通過可視化操作指導(dǎo)，提高作業(yè)人員施工效率，為人員安全提供保障。一旦發(fā)現(xiàn)施工過程中存在不合理情況，可及時進行方案修改并再次進行模擬，從而確保施工過程安全合理。主要針對某混凝土連續(xù)梁橋段進行施工模擬。②調(diào)用全自動建模程序中的文件對橋梁模型進行施工階段模擬。③進度模擬優(yōu)化。還需注意將模型的基本信息與進度計劃相集成，建立依據(jù)施工工期天數(shù)的進度模擬。BIM技術(shù)平臺可依據(jù)施工控制要求，通過時間節(jié)點，細化施工工序，進行施工進度模擬。項目模擬的時間精確到“天”，并將模擬對象精細到分項工程，并根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行實時調(diào)整，這樣大大提高了進度管理的精細化程度。此外，通過對施工計劃與實際進度的追蹤和對比，能夠得出最佳施工方案，以獲得合理的進度安排，實現(xiàn)資源優(yōu)化的目的。④建模分析一體化。混凝土橋梁段荷載的受力對合理成橋有著重要影響。因此，本文計算荷載作用下橋梁段的內(nèi)力變化情況。通過計算結(jié)果修訂三維模型，優(yōu)化構(gòu)件滿足受力要求，從而實現(xiàn)建模和分析計算高效統(tǒng)一。

4 展望

相比較，道路橋梁工程在這方面的工作還處在初級階段，主要以橋梁結(jié)構(gòu)的BIM建模作為突破點進行逐步推廣，但多以研究為主，實際應(yīng)用較少。其實早在2016年上海出臺了針對市政道路橋梁的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為道路橋梁的BIM應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。因此在市政基礎(chǔ)設(shè)施中，無論是市政道路橋梁還是城市管網(wǎng)，與BIM技術(shù)都能有很多結(jié)合方式，并不一定要照搬建筑工程的模式。比如，相比較建筑工況條件，市政橋梁有更多不可預(yù)見的不利因素，養(yǎng)護維修是既有道路和橋梁的日常工作，這點與建筑完全不同，然而檢測數(shù)據(jù)又與養(yǎng)護維修密切相關(guān)，基于這樣的特點，恰恰反映了檢測數(shù)據(jù)與BIM技術(shù)結(jié)合的重要性[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，城市橋梁道路工程是國家重點的大型城市交通基礎(chǔ)工程，保證了我國整個城市的道路交通暢通，也為城市居民日常生活和室外工作活動提供了極大的方便。運用BIM等技術(shù)對我國道路主體橋梁進行三維設(shè)計和監(jiān)理分析，可以充分利用工程信息化等多種技術(shù)手段，構(gòu)建橋梁的三維基本模型，實現(xiàn)對橋梁主體結(jié)構(gòu)、設(shè)施及各種基本模型，如行人和交通管線等的三維一體化設(shè)計管理和實時監(jiān)控，從根本上有效地改善和持續(xù)提高我國道路主體橋梁監(jiān)理設(shè)計及監(jiān)理分析的服務(wù)質(zhì)量，促進我國現(xiàn)代城市工程建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展。