1915恰纳卡莱大桥：迈向BIM的第一步

在建筑设计中，需要许多不同参与方，以及学科之间的协调。在过去的十年中，建筑信息模型（BIM）在建筑业中得到了普遍的应用。BIM收集了施工前、施工中和施工后的相关建筑信息。并且，已被证明可以提高施工效率、降低施工风险、有助于相关各方之间的沟通。

在桥梁工程中，BIM则对应的被称为“BrIM”（桥梁信息模型）。对于大型桥梁来说，在设计中应用BIM还不是很普遍。主要是承包商和业主还没有提出强制要求。其中可能的原因是BIM的优势并不能抵消在大型桥梁设计中进行建立模型的时间和成本。另外，与复杂的建筑相比，桥梁需要协调的学科和接口较少，因此不需要这种程度的细节设计。最后，这也是一个对这种模型应该有什么要求的问题。例如，对于钢筋混凝土结构，理想的世界是一个没有任何冲突的钢筋模型。正如本文后面所解释的，这并不总是切合实际的。BIM模型所需要的是相关各方就细节级别达成一致。

对于横跨土耳其达达尼尔海峡的1915恰纳卡莱大桥的详细设计，无论是业主还是承包商，都没有强制要求使用BIM。

然而，毫无疑问，重要的桥梁设计都在向使用BIM的方向发展。例如，挪威公共道路管理局要求在桥梁设计中使用BIM模型。因此，COWI公司作为这座打破了世界纪录跨度的悬索桥主设计方，决定为1915恰纳卡莱大桥建立BIM设计模型。

BIM在大桥设计应用中，遇到了一些挑战。特别是桥塔基础和横梁的设计，承包商决定在岸上预制大型钢筋笼，而不是像Osman Gazi大桥（也被称为Izmit海湾大桥）那样在岸上固定钢筋。这种施工方法的挑战是不同钢筋组之间的空间有限，需要避免与浇筑过程和模板支撑发生冲突。为了应对这些挑战，BIM模型变得很重要。

1915恰纳卡莱大桥承载着一条连接欧亚的新高速公路。该桥位于伊斯坦布尔西南200公里处，横跨达达尼尔海峡。在大桥的详细设计中，为锚块、桥塔基础、边跨桥墩和桥面建立了三维模型，包括所有的钢筋、嵌条、预留管道、加劲肋等。

虽然有人认为，三维模型不能被称为完整的BIM模型，BIM的定义需要在模型中输入更多的信息。而附加的信息（如规格、供应商信息等）可以由相关方后续再输入。此外，在设计过程中，三维模型被用来检查钢筋冲突，提取材料数量，并为各个建造单元制作钢筋弯曲坐标表。

大桥的主塔为钢结构，塔高为318米。桥塔基础为沉箱结构，面积约为83米x74米，直接放置在海床的砾石层上。为了限制沉降和增加水平刚度，通过安装刚性混凝土柱来加固土壤。每个沉箱包括一个混凝土蜂窝状沉箱基座、两个直径均为18 米的复合沉箱竖井、两个支撑塔脚的混凝土基座和连接基座的混凝土系梁。

建造和安装塔基所需的圆形钢筋笼、预制现浇构件和钢模板，是一项具有挑战性的施工步骤。尤其是确保笼底的钢筋能够通过钢井上的剪力钉是一个特别值得关注的问题。在这里，BIM模型发挥了重要的作用。因为所有的钢筋、浇筑的构件和钢模板都建立了3D模型。承包商对模型的精度要求很高，因为如果钢筋笼不能在钢井中降落，就会损失昂贵的时间。因此，位于钢筋笼外部的垂直底部的钢筋以5根为一组排列，并借助BIM模型确保内部的垂直钢筋既能通过剪力钉，又通过了放置在钢筋笼底部的密实水平层。从钢筋到最近的螺栓的距离只有50毫米，这对海上作业来说是一个挑战。

BIM模型中的钢筋相对于其他钢筋组和浇筑构件进行了冲突消除处理。基座浇筑时的钢模板由放置在钢筋笼内的格子钢结构支撑。这些格子构件位于与外部垂直和水平的钢筋层区域。如果没有BIM模型，就很难保证所有的钢筋都能消除冲突。另外，BIM模型被证明是协调施工界面时的一个重要工具。

为1915恰纳卡莱大桥的设计而建立的BIM模型，实现了预期的效果，特别是快速生成钢筋弯曲坐标表。不同团队之间更容易沟通，以及更高的施工效率，这些都是成功的经验。

然而，一个教训是，如果BIM模型影响到已经完成的钢筋模型的主要部分，那么它对后期的变化就很敏感。重要的是，承包商和设计师都要意识到这个问题，并在建模开始前就尽最大努力进行仔细规划。

另外，在开始建模之前，就细节级别达成一致是很重要的。例如，如果模型要用于钢板切割，或者期望是一个所有钢筋都去冲突后的BIM模型，那么就会非常耗费时间。一个没有钢筋冲突的模型的后果是，几乎所有的钢筋都必须以单独的间距放置。这对现场施工作业和设计师来说都是不切实际的。钢筋的尺寸和钢筋组的间距是非常重要的。设计师应该只关注在有系统冲突的情况下，或在现场不可能通过(例如，将钢筋滚到一侧)轻松调整钢筋的情况下消除钢筋冲突。

在大型重要桥梁设计中应用完整的BIM模型是未来的趋势。下一步可以考虑如何将规格和供应商信息输入到模型中，使相关各方更容易和更快地找到信息。今天，最常见的是2D图纸构成的合同，这意味着大量的时间被花在制作和理解这些图纸上。但很有可能的是，在未来，更多的信息将出现在3D模型中，而需要制作的2D图纸会越来越少，因为各方都可以很容易地直接从模型中提取特定的信息。二维纸质图纸将从施工现场消失，取而代之的将是移动设备。

确切地说，在1915恰纳卡莱大桥的设计中，已经迈出了实现BIM正向设计的第一步。建立了主塔基础、锚块、正交各向异性钢箱梁和边跨桥墩。此外，借助BIM模型在主塔基座的预制钢筋笼的建造和安装中发挥了关键作用，其中包括所有的浇筑构件和钢模板。不得不说，BIM已被证明是与项目利益相关方沟通的有效工具。