BIM技术在城市高架桥梁工程中的应用

中建七局第二建筑有限公司，安徽 合肥 230000

近年来，我国基础设施建设发展迅速，城市化进程越来越快。城市高架桥梁作为城市交通设施的重要组成部分，具有规模大、施工环境复杂等特点，而利用BIM技术可以直观有效地以三维形式显示有关建设项目的各种信息，从而帮助施工方了解项目的理念，掌握施工计划的可行性和检查空间的合理性。

1 BIM技术的重要性与优势

1.1 在城市高架桥梁工程中应用BIM技术的重要性

城市高架桥梁工程结构形状多种多样，相对复杂，尤其是一些结构特殊的高架桥梁，尺寸大，构件种类繁多，构件之间的布局关系非常复杂。设计时，不仅要从整体上确保高架桥梁的整体安全性和可靠性，对于桥梁的一些局部重要部分也需要进行针对性的设计。城市高架桥梁的施工图通常是使用CAD程序创建的2D工程图，因此很难清楚地传达桥梁设计者的意图。另外，施工人员水平不均，易误解CAD图，可能导致高架桥梁设计不当，造成返工损失，甚至严重损害城市高架桥梁的安全性。应用BIM技术则可以准确地创建高架桥梁的三维图像，并清晰准确地传达各种组件连接的外观、布置和形状等信息，使设计人员可以直接使用BIM技术生成的3D图形来执行局部的有限元计算。此外，施工人员还可以借助BIM技术准确了解设计者的意图，避免对设计图产生误解，显著提高了桥梁建造的效率。

1.2 在城市高架桥梁工程中应用BIM技术的优势

（1）进行可视化交流。BIM技术可以将施工计划转化为3D模型，设计师和业主可以在可视化环境中进行交流。同时，BIM技术可以创建设计计划意见交换的平台，参与高架桥梁设计的单位可以使用该平台表达他们的观点和想法，并对高架桥梁设计进行改进。此外，BIM技术模型可以清楚地模拟桥梁施工过程，展示施工过程中的挑战和关键点，并在设计计划中添加补救措施，以确保施工团队可以更好地解决现有问题。

（2）提高设计质量并实现成本控制。使用BIM技术可以在设计阶段生成更详细的3D模型，该模型可以指导2D施工图的绘制，避免设计错误并提高设计质量。不仅如此，使用BIM技术还可以计算项目中使用的各种物料，计算项目成本，并提供成本控制的保障。

（3）实现全寿命周期管理。借助BIM技术，可以在整个项目生命周期中提供服务保障。例如，可以在现场预制的组件极大地提高了建设效率，并使设计师更好地了解建筑技术等，为建筑提供更好的设计服务。BIM技术中存在的交流平台还可以使项目中涉及的各方获得更好的咨询服务。

2 BIM技术在城市高架桥梁设计计算中的应用

2.1 建立模型并计算

在城市高架桥梁设计中，可以使用BIM技术快速建立桥梁模型并进行计算，主要包括局部模型的计算和整体模型的计算。高架桥梁的整体模型主要采用杆系模型进行设计，工程建模量小，易保证设计的准确性。在执行局部模型计算时，计算要精确，因此有必要精确地模拟高架桥梁的不同部分。使用BIM技术可以大幅度减少模型模拟时间，只需直接截取BIM技术模型的一部分进行局部模型计算即可，同时可以清晰、准确地显示出高架桥梁部件连接的尺寸和形状。高架桥梁的设计是一个试验设计过程，通常很难一次计算通过，因此在设计过程中必须调整桥梁的参数，以设计经济、合理、安全可靠的城市高架桥梁。可以利用BIM技术来调整高架桥梁的参数，避免了重复的建模过程，显著提高了计算效率。

2.2 改进设计合理性并检查冲突

在开展城市高架桥梁设计工作时，BIM技术可以准确地检查项目并正确计算工程量。在仿真过程中，如果在工程图中发现错误，可以及时进行更改，还可以创建物料清单，将模型生成的清单与2D工程图进行比较，并在工程量统计期间发现各种问题。同时，BIM技术还可以进行冲突检查。在高架桥梁设计过程中，来自各个领域的设计人员倾向于选择2D图形进行沟通，有时可能难以满足项目的直观性和一致性要求，然而BIM技术可以优化和集成模型，并分析各种问题以避免在施工过程中出错。

2.3 完善施工计划

利用BIM技术可以创建详细的信息模型，并将该模型用作开发和改进城市高架桥梁施工计划的基础。在进行高架桥梁设计工作时，可以选择BIM技术来模拟桥梁施工过程，显示施工计划中的差异，更好地指导施工计划的编制，实现施工计划的优化并显著提高施工效率及施工质量。

2.4 正确计算工程量

在传统的城市高架桥梁设计中，主要是手动使用工程CAD图来计算工程量或使用成本核算软件，这两种方法会产生更多的工作量并且更容易出错。如果在桥梁设计阶段使用BIM技术构建高架桥梁模型，则该模型可以作为计算工程量的基础，使用BIM技术构建的高架桥梁模型可以包含高架桥梁的所有结构信息，然后使用计算机读取每个桥梁组件，相关的技术数据信息就可以显示在表格中。

3 BIM技术在城市高架桥梁施工阶段的应用

3.1 场地规划

城市高架桥梁施工环境复杂，对施工现场的要求很高。在初始施工阶段，可根据项目创建标准化的高架桥梁模型数据库，并使用Google Maps覆盖数据库中的城市高架桥梁模型，以生成施工现场的3D场景。在3D场景的指导下，可以在室内进行施工通道的规划以及施工设备、搅拌站、物料存储区域等的位置选择，并可以通过内业规划和实际工地结合确定最佳施工方案，以进行文明施工。经过合理的规划，一方面减少了现场工作量，另一方面提高了施工现场的规划设计效率，也增加了项目建设带来的经济效益。

3.2 施工模拟

使用BIM技术结合时间属性可以使城市高架桥梁施工的整个过程实现可视化建模和动态模拟。通过对施工过程进行模拟，可以识别出施工过程中的问题，确定施工计划是否可行，制订节省施工材料、能源和劳动力的有效施工方案。此外，还可以根据模拟的施工过程分配现场材料，确定进入现场的材料和施工设备的顺序和数量，并根据现场施工进度表部署施工材料和施工设备，以提高桥梁施工期间的工作效率。

3.3 工程量统计

在使用BIM技术建模时，每个桥梁组件都被称为软件的“族”文件，如墩、梁、桩基等。“族”文件是一个独立的文件，并且每个“族”文件都有对应的代码。通过调用“族”文件进行仿真，可以获得整体的高架桥梁模型。然后，可以通过对“族”文件对象进行编码来执行有关桥梁工程量的统计，并且可以使用统计功能来实现有关单个组件、组件类型或工程量的统计。此方法不需要在传统的2D图形上进行手动计算，从而提高了计算的准确性和效率。

3.4 三维技术交底

在建造城市高架桥梁项目时，有许多类型的结构。传统的技术交底基于2D平面，由于尺寸限制，无法充分突出设计信息。利用BIM技术进行桥梁3D建模，可以显示各种参数、样式和位置信息，实现三维可视化交底，从而提高了现场施工的准确性，并减少了传统的技术交底中的信息不足问题。

3.5 施工进度、质量控制和管理

城市高架桥梁施工过程复杂，总体规划困难，难以有效管理施工进度。通过采用BIM技术创建的3D可视高架桥梁模型来模拟施工过程，有助于有效监控建筑的总体进度，掌握施工过程的细节，动态调整施工过程并解决问题，以确保桥梁施工过程中对每个细节进行控制，从而提高施工质量。

4 BIM技术在城市高架桥梁运营管理中的应用

在运营管理过程中，城市高架桥梁容易受到许多因素的影响，并且更容易出现质量和安全问题，因而必须合理进行维护管理工作，使桥梁保持良好的状态。城市高架桥梁竣工后，设计模型、施工模型和各种信息将存在于数字信息模型中，借助这些信息，运营管理人员可以有效地分析各种风险，了解问题出现的根本原因，从而制订合理的维护和维修计划，以及在运营期间将相关信息写入BIM模型。借助专业软件可以实现数据记录的查询，大幅度提高数据检索的效率，取得很好的检索效果。对于现有的安全威胁和安全问题，可以使用BIM模型来提醒，然后及时进行验证，以确保城市高架桥梁的安全运营。

5 结束语

综上所述，BIM技术在城市高架桥梁工程中有许多应用优势，在施工设计计算中可以有效保证计算的准确性，为合理确定工程造价奠定基础；在施工阶段可以为施工过程提供有效参考，保证施工质量；在运营管理阶段可以有效提高维护质量，延长桥梁的寿命。因此，施工单位要强化BIM技术在城市高架桥梁中的应用，进一步提高桥梁的整体施工质量。