BIM技術(shù)在懸索橋施工中的應(yīng)用研究

BIM技術(shù)在懸索橋施工中的應(yīng)用研究摘要：BIM（BuildingInformationModeling,建筑信息模型）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息，仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，服務(wù)于工程項(xiàng)目全生命周期。本文介紹BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況，結(jié)合橋梁工程的施工特點(diǎn)闡述BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步分析BIM技術(shù)在懸索橋工程的具體應(yīng)用，希望能夠促進(jìn)BIM技術(shù)在工程施工中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；信息化；橋梁工程；施工；懸索橋

1BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

BIM（BuildingInformationModeling,建筑信息模型）是一種基于三維模型的智能工作方式，它能夠創(chuàng)造、發(fā)掘和保存建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全流程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從而大幅度提升決策效率和生產(chǎn)力，促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。美國(guó)最早提出和應(yīng)用BIM，因而美國(guó)的建筑信息化建設(shè)的理論研究和實(shí)踐也更為成熟，其他國(guó)家在政府強(qiáng)制要求使用BIM下，也在迅速發(fā)展；BIM傳入國(guó)內(nèi)的時(shí)間較晚，但是它的發(fā)展和推廣速度非常驚人，特別是最近兩年，國(guó)家頒布的各種綱要，促進(jìn)BIM的發(fā)展?jié)u入佳境。但在公路橋梁的應(yīng)用還不成熟，在懸索橋上的應(yīng)用也是寥寥無(wú)幾。根據(jù)現(xiàn)在的發(fā)展情況預(yù)計(jì)未來(lái)幾年內(nèi)，中國(guó)BIM應(yīng)用將在施工企業(yè)數(shù)量會(huì)增長(zhǎng)加快，并將廣泛應(yīng)用建筑的各領(lǐng)域。

2BIM技術(shù)在懸索橋施工階段的應(yīng)用

2.1制造與預(yù)拼裝

懸索橋所用的部分構(gòu)件是異地加工，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。構(gòu)件加工前，將三維模型以中間數(shù)據(jù)格式的方式同數(shù)控設(shè)備進(jìn)行直接對(duì)接，以自動(dòng)化方式完成對(duì)零部件的精準(zhǔn)制造。構(gòu)件制造完成后，采用三維數(shù)字?jǐn)z影等技術(shù)進(jìn)行實(shí)體尺寸的掃描，獲取高精準(zhǔn)度高分辨率的數(shù)字模型，制作模擬構(gòu)件。然后通過(guò)仿真檢測(cè)技術(shù)將模擬構(gòu)件和BIM標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行復(fù)模，找出偏差指導(dǎo)修正來(lái)輔助拼裝。

2.2碰撞檢測(cè)與施工模擬

BIM最直觀的特點(diǎn)在于三維可視化，降低識(shí)圖誤差，利用BIM軟件瀏覽整個(gè)三維模型，并可對(duì)各子模型之間進(jìn)行碰撞檢查，例如懸索橋貓道的架設(shè)與主索鞍、散索鞍之間；一節(jié)鋼桁梁與相鄰的另一節(jié)鋼桁梁是否能完整對(duì)接。也可對(duì)內(nèi)部的鋼筋、鋼束之間進(jìn)行碰撞檢查等。在施工前通過(guò)碰撞檢查，直觀解決空間關(guān)系沖突，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并提前解決。從而減少施工中的施工設(shè)計(jì)變更，及時(shí)優(yōu)化施工方案，調(diào)整資源配置。最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的方案，進(jìn)行施工交底、施工模擬，提高施工質(zhì)量，同時(shí)也提高了與業(yè)主溝通的能力。再利用BIM軟件，建立施工現(xiàn)場(chǎng)的模型，模擬工地的現(xiàn)場(chǎng)情況，規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置及施工設(shè)備的出入場(chǎng)地方案，使施工過(guò)程中物質(zhì)的運(yùn)距減小。也可以對(duì)大型機(jī)械運(yùn)行的空間進(jìn)行分析（例如：塔吊的運(yùn)轉(zhuǎn)），以便確定機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行空間，避免施工設(shè)備的相互干擾。工模擬為關(guān)鍵施工步驟模擬提供可視化解決方案，解決施工中存在的錯(cuò)漏碰；提供空間有限元計(jì)算幾何模型，保證施工安全性。從而保證施工科學(xué)合理化并減少工期及降低成本。

場(chǎng)地設(shè)計(jì)表現(xiàn)

2.3施工進(jìn)度管理

將BIM模型附加施工進(jìn)度計(jì)劃屬性參數(shù)，形成4D模型。隨時(shí)隨地直觀展快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證施工進(jìn)度計(jì)劃的可行性、分析施工計(jì)劃進(jìn)度存在哪些問(wèn)題和矛盾，分析實(shí)際施工偏差，合理糾偏并調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，使管理者對(duì)變更方案帶來(lái)的工程量及進(jìn)度影響一目了然。同時(shí)進(jìn)行有效協(xié)同，施工方、監(jiān)理方、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主、領(lǐng)導(dǎo)都能對(duì)工程的各種問(wèn)題和情況了如指掌。這樣通過(guò)BIM技術(shù)結(jié)合施工方案，施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控，減少建筑質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題，減少返工和整改。如果再能與材料成本進(jìn)行對(duì)接，就可以比較出不同施工方案的費(fèi)用，選擇合理而成本低的施工方案，從而可以降低整個(gè)施工過(guò)程中所用的成本。

2.4施工安全監(jiān)控與分析

利用BIM技術(shù)將懸索橋安全數(shù)據(jù)信息與管理施工中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行搭載，并利用集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使施工單位全面掌握懸索橋施工的安全信息，并進(jìn)行安全預(yù)警，形象地展示預(yù)警位置，以便制定科學(xué)有效的施工組織方案，防止因安全信息數(shù)據(jù)管理滯后而埋下安全隱患，甚至引發(fā)施工安全事故。

2.5資源管理

自動(dòng)計(jì)算整個(gè)工程，任意WBS節(jié)點(diǎn)在任意時(shí)間范圍的工程量以及累計(jì)工程量，自動(dòng)計(jì)算指定時(shí)間段內(nèi)相應(yīng)的人力，材料的計(jì)劃用量和實(shí)際消耗量，預(yù)測(cè)指定日期的資源耗量，并以此為依據(jù)指導(dǎo)采購(gòu)。

2.6協(xié)同作業(yè)

施工項(xiàng)目涉及到業(yè)主、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理、供應(yīng)商、分包商等眾多單位，怎樣讓項(xiàng)目信息在各方準(zhǔn)確及時(shí)地傳遞，讓各方按照規(guī)定的步驟、模式去協(xié)同工作，避免合作上出現(xiàn)問(wèn)題，提高合作效率，這是項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。以前的交流合作主要基于圖紙和相關(guān)文件，而且是相互之間多對(duì)多的交流配合方式。而現(xiàn)在懸索橋工程施工過(guò)程中，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，各方可以基于整個(gè)項(xiàng)目的BIM模型為中心來(lái)進(jìn)行溝通和合作。從而保證了信息的一致性、及時(shí)性、準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)工作的協(xié)同，提升了工作效率。

BIM協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)圖

結(jié)論

BIM即建筑信息模型，BIM技術(shù)被稱(chēng)為繼互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)革命和制造業(yè)信息技術(shù)革命以來(lái)的第三次全球信息技術(shù)革命。由于橋梁工程項(xiàng)目具有投資龐大、施工周期長(zhǎng)、工程體積巨大、參建方較多等特點(diǎn)，及現(xiàn)今在我國(guó)橋梁行業(yè)在使用BIM技術(shù)還不夠成熟。因此，我國(guó)橋梁行業(yè)很有必要盡快改進(jìn)傳統(tǒng)橋梁施工的管理模式，廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)，可以讓業(yè)主在方案選擇評(píng)審階段更加直觀地看到工程完工后的效果及相關(guān)數(shù)據(jù)分析；先進(jìn)的工程進(jìn)度管理與質(zhì)量控制，業(yè)主可利用BIM技術(shù)所輸出的可視化效果、監(jiān)視工程進(jìn)度，校驗(yàn)工程完成的質(zhì)量；更加且節(jié)省了大量時(shí)間；提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本；新型生產(chǎn)方式的興起，有助于橋梁工程的創(chuàng)新性與先進(jìn)性。