BIM在桥梁工程施工中的运用

随着经济的发展，桥梁工程的建设项目越来越多，大型、特大型桥梁项目的增加对桥梁工程的施工提出了更高的要求。桥梁施工存在施工环境复杂、施工周期长、设计复杂、构件繁多，体积庞大等诸多问题，BIM的应用在逐步缓解这些问题。

BIM建模

根据二维的设计图纸，依照国家和地方相关设计标准，利用BIM技术创建桥梁三维模型，建立的三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点，同时该模型反映了设计师的设计思想和工作成果。反映出设计院交付的成果的质量和深度，对其成果质量和水平能够起到客观反映。

根据模型，形成对二维图纸中的设计错误，信息不完整、设计描述错误等明显错误的报告，对二维图纸的质量进行客观评价，同时通过桥梁的BIM模型进行桥梁深化设计。

图1：桥梁工程 

图2：承台大样

BIM设计方案对比

由于桥梁工程地质、环境、人文比较复杂，选择一个好的设计方案显得非常重要。传统二维设计方法和多人协同工作专业分工的模式，从表面形式来看，设计师通过二维的图纸来表达三维的结构形式，而缺少结构的三维模型，除了容易出现结构的表达的不够清楚外，还常常出现绘图的错误，这些限制导致了施工图纸设计深度不够。而BIM技术提供了非常好的解决方案，三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点，基于其特性，将BIM技术应用于工程的实际施工。同时BIM可使结构与地质、环境、相结合，很好的为设计人员提供设计选择方案。

图3：BIM设计方案选择流程图

图4：方案对比示意图

协助设计

二维的设计图纸不能精细地表达各个复杂节点的对接，而BIM可以建立对应的族，通过族精细的表现复杂节点，从而优化设计，让施工更加明了。

图7：结构与管线协同设计

临时工程的建立

桥梁设计位置一般周边环境比较复杂，临时结构较多，传统的二维设计图纸不能很好地表达临时工程，只能作为施工的参考，而BIM模型可以体现桥梁结构与周边环境的情况，根据实际情况建立临时工程，很好的解决了临时工程建立的不到位，带来后期施工困难。

图8：临时工程的设计

图纸会审

将各个专业BIM模型整合起来，形成一个完整的BIM模型。通过BIM模型支持业主、监理、施工以及设计院对设计图纸进行会审。

基于BIM 的图纸会审是在三维模型中进行的，各工程构件之间的空间关系一目了然，通过软件的碰撞检查功能进行检查，可以很直观地发现图纸不合理的地方。

基于BIM模型的图纸会审，高效，准确，准确发现设计成果中的内容缺漏、表述不清、相互矛盾等问题，供各方提出问题并讨论优化优化方案。

图9：梁内板件关系检查

综合管线优化与深化

综合协调各专业之间的矛盾，统筹安排管线的空间位置及排布，制作管线综合平面图、剖面图、节点三维示意图等深化图纸，以避免空间冲突，尽可能减少碰撞，严格控制错误传递到施工阶段。提升设计净空、减少施工返工、提高工作效率和质量、加快施工进度。

图10：管线综合安装示意图

   图11：综合管优化设计示意

漫游动画

通过在三维模型中进行漫游审查，以第三人的视角对模型内部进行查看。对BIM模型进行渲染处理，用较低的成本更快速的制作更真实的动画，对空间进行内部漫游动画制作辅助项目宣传展示和汇报。

通过漫游、动画等形式提供身临其境的视觉、空间感受。及时发现不易察觉的设计缺陷或问题，加强事前控制，减少不必要的损失，有利于设计与管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审，加快报批工作。

图12：漫游展示动画示例

预留洞检查

在桥梁工程中，综合管线在水平方向从一个空间通到另一个空间时，需要预埋位置。构件预埋位置不当，会严重影响桥梁后续施工及桥梁结构受力及外观，所以精准定位显得尤为重要，而BIM可以很好的解决这个问题。

管线预留预埋孔洞设计是利用BIM模型，在设计优化深化后的BIM模型基础上，把管线构件精确位置在二维施工图上标识出来，生成专门的管线预留预埋孔洞设计图纸，由施工单位在进行结构施工时，一次性把将来管线穿过的孔洞留下来，这些孔洞可在管线安装施工时直接使用。管线预留预埋孔洞避免了结构施工中定位不精确，导致二次开口，避免结构受到破坏，提高了施工工作效率和质量。

净高分析

利用BIM桥梁模型，对桥面净高控制要求区域进行净高分析，从而确定净空高度，编制整体净高分析图和净高分析报告，提前发现设计不满足要求位置并采取措施优化净高，保障桥孔符合通航要求。

图14：净高自动巡查示例

碰撞检查

利用BIM模型的碰撞检查各专业设备之间的碰撞、管线与桥梁结构部分的碰撞以及桥梁结构本身的碰撞，通过碰撞检查系统整个专业模型并自动查找出模型中的碰撞点，生成需要的碰撞检查报告

通过BIM的碰撞检测、信息化等特点，结合工程实际，对工程的施工工艺及施工难点进行解决把各个专业BIM模型进行合并，在施工之前，进行各专业设计图纸检查，提前发现图纸问题，查找结构与结构、综合管线与结构、钢筋与预埋管线的冲突，及时发现可能存在的问题并施工之前进行设计调整，减少设计图纸自身错误或者冲突导致的工程变更。

图15：结构与结构碰撞检查

图16：钢筋和预埋管碰撞检查

 车辆通行模拟

将已完成道路、桥梁BIM模型，导入模拟软件中，通过交互式操作，检验车辆通行过程中可能存在的障碍干扰，如：校核转弯半径、坡度和净高，体验道路标识、指引是否明显、出入口设置是否合理等。

图17：车辆通行模拟示例

交通疏解模拟

通过对道路、桥梁交通疏解方案，进行交通疏解模拟，达到安全文明施工，将车辆通行、市民正常出行的影响降低到最低，保障施工有序进行。

图18：交通疏解方案模拟

图19：施工阶段交通疏解方案模拟

BIM算量

基于BIM模型，计算出清单和定额工程量进行工程量计算分析，快速输出计算结果，生成工程量清单，从而检查和发现造价咨询成果问题，避免漏算错算，为工程工程结算和竣工决算等成本工作提供有力支持。

• 深化施工BIM模型，完善建筑信息模型中的与计算成本相关的信息；

• 利用BIM算量软件，按业主确定的清单形式，计算桥梁工程程量，生成工程量清单；

• 将得到的工程量清单作为评价造价咨询企业成果文件质量的依据、作为工程施工阶段工程结算和竣工决算对量的依据；

• 对于设计变更，利用BIM模型快速分析出变更前后的工程量变化情况，作为变更的决策依据和签证材料。

图20：工程量汇总信息

图21：工程量明细表

图22：变更分析

随着BIM技术的应用研究不断深入，其在桥梁施工中的应用将越发广泛，势必引发一场新的技术变革。