BIM在桥梁设计中如何应用_bim在桥梁工程中的应用

IM技术在当前建筑行业的发展中发挥出了较强的积极作用和价值，所谓的BIM技术，其实也就是建筑信息模型的有效应用，其作为一种新型的建筑工程项目实施管理理念和方式，确实在很多建筑工程项目类型中表现出了较强的应用价值，并且在建筑工程项目的具体实施阶段中同样能够发挥出较强的积极价值，这一点对于桥梁工程项目的施工建设而言也不例外，因此，基于桥梁施工中BIM技术的应用进行研究也就显得极为必要。

1.桥梁工程中应用BIM技术的优势

1.1提高生产效率、节约成本

BIM技术所提供的协同设计、参数化设计功能，有助于优化桥梁结构设计，可以避免施工环节多次返工，既节省时间和成本，又能保证施工效率。新型生产方式的兴起，如构件的模块化、预制化程度大大提高，BIM数据信息模型代替传统图纸移交给施工单位等。

1.2使方案评审更加直观，提高工程造价的准确性

基于BIM的桥梁工程，可以让业主在方案选择评审阶段更加直观地看到工程完工后的效果及相关数据分析。基于BIM模型的工料计算相比基于2D图纸的预算更加准确、而且更多的工作由计算机完成，且节省了大量时间。

1.3有助于桥梁工程的创新性与先进性

作为当今建筑业最具前瞻性的技术之一，BIM技术用可视的数字模型串联起设计、建造和运营全过程。BIM所提供的信息共享交互平台能使早期参与方案设计的各个协作方进行互相经验探讨、信息协调，实现项目创新性与先进性。

1.4方便工程及相关设备管理与维护

BIM竣工模型传递到工程运营管理单位，能为其日常的常规运营管理、安全管理、养护维修等工作带来便利。先进的工程进度管理与质量控制，业主可利用BIM技术所输出的可视化效果、监视工程进度，校验工程完成的质量。

2.BIM技术在桥梁施工阶段的实际应用

2.1数字信息化施工

钢构桥梁所用的部分构件可以异地加工，然后运至施工现场进行拼装。运用数字信息化手段可以预制桥梁结构，然后通过工厂化的生产制造手段防控施工中的各种不利因素，以确保构件质量达标，同时进一步桥体施工周期，提高效益。

2.2施工模拟

基于BIM技术的4D桥梁施工模拟技术可以在项目建造过程中编制科学的施工组织计划，同时严格把控施工进度，合理布置场地并优化资源配置，从而以点带面，全面把控整座桥体的施工进度和工程质量，以期在提高工程质量的前提下节约施工总成本，提高经济效益。

2.3进度管理

传统的进度控制方法是基于二维

CAD，存在着设计项目形象性差、网络计划抽象、施工进度计划编制不合理、参与者沟通和衔接不畅等问题，往往导致工程项目施工进度在实际管理过程中与进度计划出现很大偏差。BIM

3D虚拟可视化技术对建设项目的施工过程进行仿真建模，建立4D

信息模型的施工冲突分析与管理系统，实时管控施工人员、材料、机械等各项资源的进场时间，避免出现返工、拖延进度现象。通过建筑模型，直观展现建设项目的进度计划并与实际完成情况对比分析，了解实际施工与进度计划的偏差，合理纠偏并调整进度计划。BIM

4D模型使管理者对变更方案带来的工程量及进度影响一目了然，是进度调整的有力工具。

2.4安全数据信息管理

基于BIM

技术的桥梁安全数据信息管理平台可以搭载管理施工中的关键数据，并利用集成平台实现数据共享，使各单位全面掌握桥梁施工的安全信息，以便制定科学有效的施工组织方案，防止因安全信息数据管理滞后而埋下安全隐患，甚至引发施工安全事故。应用BIM

技术对施工现场布局和安全规划进行可视化模拟，可以有效地规避运动中的机具设备与人员的工作空间冲突。应用BIM

技术还可以对施工过程自动安全检查，评估各施工区域坠落的风险，在开工前就可以制定安全施工计划，何时、何地、采取何种方式来防止建筑安全事故，还可以对建筑物的消防安全疏散进行模拟。当建筑发生火灾等紧急情况时，将BIM

与RFID、无限局域网络、UWBRTLS（超宽带实时定位系统）等技术结合构建室内紧急导航系统，为救援人员提供复杂建筑中最迅速的救援路线。

2.4物料设备管理

在BIM

技术问世之前，施工单位往往借鉴物流行业比较成熟的管理经验及技术方案，例如使用无线射频识别电子标签技术；可以将桥梁构件、工程设备以及相关物料贴上标签，以此跟踪管理施工进度。但RFID

技术只能识别一部分信息，无法掌握桥梁施工全过程的数据流，这点缺陷可以通过基于BIM技术的桥梁信息模型来弥补。

2.5协同作业

协同作业是设计之外的各种设计文件与办公文档管理、人员权限管理、设计校审流程、计划任务、项目状态查询统计等与设计相关的管理功能，以及设计方与业主、施工方、监理方、材料供应商、运营商等与项目相关各方，进行文件交互、沟通交流等的协同管理系统。在桥梁工程施工过程中，利用BIM

技术实现协同作业，能保证施工科学合理化。主要利用软件服务和云计算技术，构建基于云计算的BIM模型，不仅可以提供可视化的BIM3D

模型，也可通过WEB

直接操控模型。使模型不受时间和空间的限制，有效解决不同站点、不同参与方之间通信障碍，以及信息的及时更新和发布等问题，这对于提高设计、运营领域的效率、节约成本也将起到积极的推动作用。

一、设计阶段

装配式的建筑构件生产来源于工厂。在设计阶段，各个专业之间的联系紧密，一个数据的改变可能引起其他很多构件的尺寸产生变化。传统方法需要各专业逐一进行调整，工作繁复，难免会出现疏漏之处。利用BIM模型进行设计，可有效减少设计方案中出现信息不一致和冲突的问题。

BIM模型控制所有构件的参数，模型中的每一个构件尺寸、材质及模型之间的相互关联。一个参数发生变化，其他构件的参数也会自动做出相应的变化。

另外由于装配式建筑的特殊性，需要对预制构件的预埋跟预留进行准确定位，这需要很多专业人员合作，在BIM平台进行信息沟通和信息修改，进行碰撞检查，找出设计中存在的问题。各个专业之间还可以互通设计资料，避免造成图纸误差等问题，有利于设计方案的调整及高效沟通，提高设计效率。

最后由BIM模型导出图纸和构件的型号及数量表，利用这些数据和施工方、建设方、构件生产厂家进行沟通，可以根据各方情况随时调整设计方案，实现协同工作。除此之外还可以快速地计算出工程量，减少传统计算的误差。

1.户型预制构件的标准化设计

BIM技术可以实现设计信息的开放与共享。设计人员可以将装配式建筑的设计方案上传到项目的服务器上，在其中进行尺寸、样式等信息的整合，并构建装配式建筑各类预制构件（例如门、窗等）的数据库。随着服务器中数据的不断积累与丰富，设计人员可以将同类型数据进行对比优化，以形成装配式建筑预制构件的标准形状和模数尺寸。预制构件数据库的建立有助于装配式建筑通用设计规范和设计标准的设立。利用各类标准化的数据库，设计人员还可以积累和丰富装配式建筑的设计户型，节约设计和调整的时间，有利于丰富装配式建筑户型规格，更好地满足居住者多样化的需求。

2.实施模拟，实时调整计划

经过对构件的拆分获取有关信息，为构件出产提供准确的资料。在BIM模型中可将构件从出产、运输到吊装等进程与相对应的时间尺度相关联，对构件吊装计划进行三维动态模仿，再将BIM模型与项目计划相关联，完成项目多层面的应用。将模拟计划与实际进展进行比照，剖析完成对项目进展的操控与优化。

BIM技术能够模仿施工现场环境，提早规划起重机方位及途径，有助于出产准确度，并能直接影响施工装置的精确度，达到提供优选施工计划的目的。

3.协同作业及问题查看

BIM技能最大价值在于信息化和协同办理，为参加各方提供了一个三维规划信息交互的渠道，将不一样专业的规划模型在同一渠道上交互合并，使各专业、各参加方协同作业成为可能。问题查看是针对全部建筑规划周期中的多专业协同规划，各专业将建好的BIM模型导入BIM问题软件，对施工流程进行模仿，展开施工问题查看，然后对问题点仔细剖析、扫除、评论，处理因信息不互通形成的各专业规划抵触，优化工程规划，在项目施工前预先处理问题，减少不必要的设计变更与返工。

二、施工阶段

装配式建筑最大的优点在于模块化与机械化。所以，装配式建筑在构件生产、安装过程中，对施工工艺与进度管控等方面的要求较高。构件定位须精确，并有高质量的安装技术支持。而BIM技术应用可以很好契合这一特点。

在BIM模型属性中，还可以通过输入构件的时间属性，从而满足施工进度要求，还可以通过4D模型对工程进度进行可视化管理，给项目各参与方制订统一的进度要求，有利于项目的进度顺利实施。另外通过BIM技术的模拟功能，可以优化施工现场的平面布置，制定合理的施工方案，确定预制构件的堆放、安装顺序以及吊装方案等。通过可视化模拟，让各参与方可以更高效地协调工作，让建造方能够进行直观的技术交底，业主方也可以通过BIM平台随时对项目进度进行监督。

1.改进预制构件库存和现场办理

使用BIM技能，经过在预制构件出产的过程中嵌入富含装置部位及用处信息等构件信息的RFID芯片，存储查验人员及物流配送人员能够直接读取预制构件的有关信息，实现电子信息的主动对照，减少传统的人工查验和物流方式下常出现的查验数量误差、构件堆积方位误差、出库记录不精确等问题发生概率，有效节省成本。

2.吊装及长途可视化监控

构件现场吊装和可视化监控施工方案确定后，将储存构件吊装方位及施工时序等信息导入BIM模型，传输至移动设备中，根据三维模型施工方案，辅助施工方案，使其无纸化、可视化。构件吊装前须进行查验确认，移动设备更新当日施工方案，然后对工地堆场的构件进行扫描，确认构件信息后进行吊装，并记录构件施工时间。构件装置就位后，现场安排专人校核吊装构件的方位及其他施工细节，检查合格后通过现场手持设备扫描构件芯片，确认构件施工完结，同时记录构件完成时间。有效避免施工中出现错误，提高施工效率。

3.在预制构件安装中的运用

在构件生产过程中，陆续出厂的产品先后发往工地，从工厂精确、顺利地把不同类型标准和数量的预制构件运送到项目施工现场，可通过BIM技术完成。使用信息控制体系与各个部门进行联动，完成信息实时共享。施工现场项目部根据工期计划，通过BIM平台提出项目现场待安装的预制构件需求，发至预制构件公司信息控制系统，工厂管理人员及时配合，了解库存，实时反映到系统中，根据系统进行生产、堆积等工作，然后发货，直接送达项目现场。并对每一块构件进行编码，预制构件每件都有唯一的标签代码，经过信息控制体系记载每一块预制件的运送状况，施工单位管理人员可依据代码随时检查构件情况，施工进度在系统平台上虚拟化模型将内容可视化，项目经理可通过此方法随时把握施工进度。

依靠BIM技能，在施工前可以进行构件吊装施工模拟。依据吊装计划，制订构件吊装施工模型，在施工前合理优化施工计划。因构件尺度不宜过大，拆分后的预制构件品种数量较多，安装较复杂。吊装模仿动画可形象地表达一个施工标准层的施工工艺流程，作为实际施工的辅导。另外，在模拟过程中也能发现问题，有利于项目部在现场吊装前对施工计划进行调整。

三 、常见BIM技术应用

以上是BIM技术在项目设计和施工阶段，相较传统模式的一些优势，下面介绍几种常见的BIM技术应用。

1.装配式建筑协同设计应用

（1）编制建筑设计方案应用

在建筑方案设计的前期准备阶段，基于BIM技术可促进工程装修、工程设备与工程架构的系统化整合，且按照预制结构构件的安装要求、规范要求、经济要求与可执行性要求完成设计。在方案设计过程中，将安全技术作为基础依据，深入建筑立面、平面与剖面的设计工作中，提升模板应用率，加快进度。在平面施工过程中，促进墙面与地板的整合，满足建筑立面设计的标准要求。同时依托各专业协同特性，保证建筑设计的合理性。

（2）编制设计方案初期阶段应用

在建筑工程方案设计初期，要加强各专业基础深化设计工作。选择合理的建筑装饰材料，编制完整的外立面设计方案，保证墙面设计方案、地板设计方案和立面设计方案的协同规划，保证整体建筑立面设计效果。

在提前预制的墙面构件时，应充分考虑机电、暖通专业的管线路由，在建筑工程装修设计时绘制完整的工程设计图纸。基于BIM技术对现有的数据模型进行排查，以保证建筑工程设计图纸的可行性。

（3）编制施工图纸阶段应用

在建筑工程施工图纸设计阶段，以预先完成的设计工作作为基础，进一步深化设计工作。针对各专业的基本需求，协调配合构件制作厂、装饰厂与材料厂的工作。与现浇架构相比，装配式建筑结构以建筑工程设计文件作为基础保障，完成连接部位构造图与墙面构件图的参数组合。设计人员须严格履行职责，保证预制构件设计图纸的完整性与合理性，满足建筑工程设计的需求。

2.标准化设计应用

装配式建筑是标准化预制构件的整体装配产物。传统建筑主要依靠平面图纸进行预制构件的加工制造，而基于BIM技术可以整合预制构件模型系统，实现预制构件库的装配。

相比传统的建筑设计方式，基于BIM技术的建筑设计更加精细化，且能够合理应用BIM技术的可视化特征。此外，BIM技术的人机交互功能，可以更好的修改建筑设计方案。

结构构件拆分是装配式建筑设计的重要环节。通常情况下，建筑图纸设计完毕后，方可开展结构构件拆分工作。

首先需专业技术人员进行前期策划，确保建筑设计方案满足实际需求。后按照既定的设计方案进行结构构件拆分，并对设计方案中不合理部分进行调整。?然后进行建筑设计，BIM技术对单个外墙构件具有极大的影响。依靠BIM技术的可视化功能，可有效调节建筑外墙板与构件数量，实现理想化设计目标。

3.户型设计应用

设计人员可结合户型功能需求，在结构库中筛选对应的户型结构，同时避免预制构件与原有的建筑结构构件发生冲突。在户型设计工作中，剪力墙模块化设计整体设计品质息息相关。而采用系统化、标准化的户型结构库，不仅可以提高协同设计效率，还能充分保证模块化设计的精确性。

在户型设计过程中，要明确划分户型的内部功能，协调处理各方面的关系。户型设计需要设计人员采用合理的设计方法，组建完整且独立的建筑单元。将建筑有机整合后形成的一个完整的、独立的、可靠的整体。设计中所用的接口也是构建完整的建筑模型的必要条件。

在设计过程中，需要重点关注接口问题。按照构件的共享部位差异，接口问题包括连接接口和重合接口两种。连接接口是指协同共享的构件，需要依靠外部构件进行无重合连接。而重合接口则是指构件共享位置的重合性。通常户型的接口多为连接接口，剪力墙结构的户型间多为重合接口。此外，由于专业方面的差异，重合构件间也体现出较大的差异。结构户型间的重合部分主要包括剪力墙和暗柱。

一般情况下，户型间接口问题的处理方法主要是删除重合接口的重叠部分，保证建筑体系的完整性。如果两户型构件重合出现长度差异，删除构件时，应遵循“留长去短”原则。

4.施工模拟方面的应用

在建筑工程施工阶段，通过三维立体模型，可保证各空间和时间的精细化管理，更加直观化、精确化的了解各施工阶段的具体情况。

这就要求设计人员具备明确的预见意识，严格控制装配式建筑的施工进度，合理规划施工工序和施工场地。察觉特殊情况，立即进行调整处理。

将装配式建筑施工环节的各项复杂性内容进行整合，提前开展模拟演练，确保施工人员全面掌握施工环境以及突发状况的处理措施，进一步提高建筑工程的施工效率。同时基于BIM技术，创建可视化、互动化与共享化平台，可以全方位动态监督整个装配式建筑的设计与施工流程，并且将装配式建筑的各类多元化信息导入云端操控系统，快速调取工程信息，增强整体施工精确性。