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BIM技术在大跨径桥梁全过程管理中应用探讨及展望
作者：王锋
来源：《世界家苑·学术》2017年第04期
摘 要：随着社会科技文明的进步，建筑业逐渐向低能耗、低污染、可持续方向发展，其管理模式也由传统的粗放型向精细化、信息化方向转变。在此形势下，桥梁工程作为一种关乎公众安全的特殊建筑，信息化革新形式刻不容缓。 关键词：BIM技术；大跨径桥梁；全过程管理；应用 引言
近几年在建筑工程领域迅猛发展，其实用价值和应用潜力已在众多的工程实例中得到证实。BIM技术能利用数字三维模型对建造过程进行预演，提高工程质量，加快施工进度，提高管理水平。在桥梁建设领域，近几年也得到了初步的应用，收到了较好的效果。但这些应用基本是阶段性的，针对大型桥梁全过程的BIM应用管理尚不多见。本文对BIM应用到大跨径桥梁全过程管理的问题及方向进行了探讨及展望。 1、BIM应用现状
在国内交通领域，随着中国桥梁技术的飞速进步，中国已经成为当之无愧的世界桥梁大国。截止2016年底，中国桥梁总数量已达70万座，其中单是跨径300米以上的斜拉桥、悬索桥已达194座。桥梁数量在增多、跨径在加大的同时，也暴漏了两个问题：70万座桥梁中相当一部分是上世纪80、90年年代“大干快上”时期建成的，缺乏科学、及时的养护手段，导致桥梁病害较重；大跨径桥梁方面，虽然发展速度飞速，但桥梁信息化普及率不高、更新速度较慢，不能使桥梁的设计、施工、后期运维有效连接，也导致了一系列问题的发生。鉴于该现状，交通部正在研发《基于BIM的桥梁设计与管养系统》，提出在“十三五”期间在桥梁工程领域，坚持“创新引领、建养并重”，运用BIM技术及其它创新技术提高我国桥梁设计技术，改进桥梁养护技术，全面提升桥梁服役性能。 2、BIM在施工阶段的应用 2.1 复杂施工工艺展示及技术交底
大跨径桥梁施工对施工工艺的要求较高，通过BIM技术可以对桥梁的重要施工环节或采用新施工工艺的关键部位实施过程进行提前虚拟模拟，对于工艺的流程和操作空间进行分析和
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预演，将工艺过程更直观地展示给现场技术人员，提高计划的可行性和执行效率，同时大大提高施工方案的安全性。 2.2 质量安全管理
对大跨径桥梁而言，施工监控对施工走向控制起着主导作用。而常规的施工监控模式，第三方监控数据往往很难准确及时提供给施工单位，对接上存在着时间及数据上的错位，导致施工监控很难准确指导施工走向。如采用BIM进行施工监控管理，将拉索索力与杆件应力监测数据与BIM模型相集成，可实现数据的可视化、及时化。此外，还可以通过该平台实现节间质检资料的跨平台查询，为桥梁安全管理提供支持及保障。 2.3 施工进度模拟
大跨径桥梁为带状结构，或跨越水面，或跨越山谷等障碍物，内部结构加之外部施工环境的复杂，决定了其施工是一个高度动态的过程，项目施工管理难度极大。通过将BIM模型与施工进度计划相链接，将空间信息和时间信息整合在一个可视的4D（3D+Time）模型中，可以直观、精确的反应整个工程的施工过程。施工模拟技术可以帮助施工方在桥梁建造过程中合理的制定施工计划，掌握施工进度，优化施工资源，以缩短工期、降低成本、提高质量。 2.4 精确算量，精细化管理
由于BIM模型反映的桥梁构件是全面、精准的，在BIM模型完成之后，即可以通过该模型进行精细化的工程量统计，主要包括螺栓数量和长度、焊缝长度、钢结构用量、钢结构表面积、混凝土用量、钢筋型号及用量等。这些准确的工程量统计，有助于优化钢筋及钢构件的模块化吊装工艺，还可为施工监控提供虚拟称重数据。 3、BIM技术在桥梁数字化管养方面的应用
维持桥梁良好使用性能需具备两个必要的条件：施工质量及后期运维。其中施工质量是基础，而运维是手段。在信息化快速发展的今天，如何利用先进的科技手段实现及时、科学、有效的运维以实现延长桥梁的使用寿命，保证桥梁的安全性，这个是我们这个桥梁大国急需提升的，BIM可以帮助我们实现这个想法。
BIM具有强大的信息化、可视化功能，可以将桥梁的设计、施工、运维全过程有效连接。在竣工BIM模型完成之后，模型的信息已经十分完善，桥梁的养护维修、运营管理、档案管理都可以通过其实现，实现桥梁的数字化管养：所有的数据资料，大到桥梁墩台、梁部大体积混凝土，小到预应力钢索的锚具，甚至一个小的螺栓，都可以根据其ID信息和可视化图形界面进行调阅，不仅降低了查询的工作量，也保证了数据的准确性和及时性。在桥梁现场，通过BIM模型查看桥梁的设计、施工资料和以往的病害情况，提出有针对性的病害诊治方案，并形成检查-诊治-复查的闭合流程，改变传统桥梁管养的工作模式，避免出现不可挽回的损失。
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4、BIM技术实施存在问题及方案建议 4.1 BIM应用存在的问题
建筑行业对BIM的应用前景认识有待统一。目前在BIM的应用方面，国外明显快于国内，在国内建筑行业又明显领先于交通行业。通过对BIM应用的深入讨论可以肯定的是，各方不仅是BIM的应用方，也是BIM的受益方。因此，交通行业对BIM的认识急需一个统一的认识。
4.2 对设计单位而言，完全实现BIM三维模型设计的转变，意味着设计习惯、工程管理体系等的再造，大干快上不符合新技术应用发展规律，因此要寻求一个平衡点，这是一个不断探索、发展与调整的过程，其必然是一个缓慢的过程。
4.3 纵观整个桥梁领域，各个环节的发展节奏不一致，每个环节的单位水平又参差不齐。就现状而言，桥梁领域三维数字化的工作集中在国内某几个大型桥梁科研部门或单位，只能将其归结到设计中或是施工中的一环，而设计或施工又只是桥梁全过程众多环节中的一环，其BIM的基础数据要依赖于前期可行性研究、设计图纸。如果各个环节脱节，很难发挥三维数字化的优势。所以BIM的全过程应用需要很长的一段路。 5、结束语
发展基于BIM的三维数字化桥梁设全过程管理是目前桥梁工程建设的客观需求，可以显著提高一个桥梁产品从无到有的整个过程的质量及效率。在精细化施工的基础上，提高构件现场安装的质量和效率，进而提高工程质量，保障安全生产，收到良好的经济效益。 参考文献
[1]王方，等.三维表面模型在公路线形设计中的应用研究[J].中国公路学报 [2]王哲。BIM技术在设计工作中的应用研究[C]/城市建筑 （作者单位：山东新联谊工程造价咨询有限公司）