BIM在桥梁工程中的应用

发表时间:2018/10/8   来源:《新材料.新装饰》2018年5月下   作者:熊志
[导读] BIM技术的核心功能体现在建筑工程模型化呈现方面,能够将建筑施工中的各类数据收集起来,经过统一整理分析,构建以数据为依据的电子模型。BIM技术是一种先进技术,一种有效方法,也是一个科学过程,通过信息收集来提升建筑行业的效率和工程质量。桥梁工程在工程建设领域占据的比重较大,尤其是一些山区铁路和公路,桥梁工程数量众多,BIM技术的应用,对于桥梁工程整体有着非常积极的作用。

(中铁四院集团西南勘察设计有限公司,云南 昆明 650000)
摘要:BIM技术的核心功能体现在建筑工程模型化呈现方面,能够将建筑施工中的各类数据收集起来,经过统一整理分析,构建以数据为依据的电子模型。BIM技术是一种先进技术,一种有效方法,也是一个科学过程,通过信息收集来提升建筑行业的效率和工程质量。桥梁工程在工程建设领域占据的比重较大,尤其是一些山区铁路和公路,桥梁工程数量众多,BIM技术的应用,对于桥梁工程整体有着非常积极的作用。
关键词:桥梁工程;BIM技术;应用要点

 
        引言
        桥梁施工材料成本占工程总造价比例可达60%~70%,材料管控水平是决定项目盈亏的关键因素。随着信息化技术的不断发展和对公路交通行业规范化管理要求的提高,传统的材料管理模式已经无法满足桥梁施工材料精细化管理的需求。因此如何有效将BIM技术应用到桥梁施工过程中,也就成为了相关企业所需要迫切解决的一个重要问题。
        1 桥梁施工中存在的问题
        1.1 桥况不明
        建成多年的桥梁由于技术资料不及时归档或遗漏造成原始资料不全、遗缺;新建桥梁资料不全,桥梁技术状况不清楚等,桥梁原始资料未能及时提供给养护单位,造成养护单位对原始资料不清楚。
        1.2桥面严重超载,超负荷工作
        我国现运营的公路桥梁还有许多修建于上世纪八十年代以前,设计荷载等级偏低,与现行实际运行荷载差距较大,承载能力不足,已不适应目前高速公路中交通量增大,超重车、集装车、大吨位车增多的新形势,造成桥梁承受不起日益增长的负荷而成为危桥。
        1.3 隐蔽结构上的安全隐患和病害
        由于桥梁设计与施工的不合理,桥梁投入运营后,桥梁的隐蔽构件特别是在桥面以下或高空中的构件,在日常养护中没有及时修补形成病害,处理不及时可能酿成大祸。
        2 BIM在桥梁工程中的应用要点
        2.1 BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用
        (1)设计优化
        桥梁施工图的设计和优化,不仅需要详细的绘制起到承载作用的构建及界面构造,还需要有效的明确相应的附属结构与局部,这样才能够保证构件完成放样操作。桥梁结构不仅具有车行系统,还往往存在相应的管道布置,因此需要合理的确定桥梁与管道之间的空间位置,将构件重叠,以此来降低施工的难度。BIM技术可以检索桥梁设计工作中的错误,按照相关标准来进行审核,保证其具有一定的连续性,保证构件的设计位置符合相关标准,避免出现较大的冲突。
        (2)施工方案拟定与优化
        BIM技术可以提供一个更加全面、详细的桥梁信息模型。桥梁结构的状况与施工方式有着千丝万缕的联系,不同的施工方式将会造成桥梁配筋、形态等方面随之不同,因此,在施工方案拟定和优化的过程中应用BIM技术,可以在施工阶段有效的模拟所有的环节,利用BIM技术充分表现出桥梁工程的施工。举例来说,在桥梁工程的实际施工中,利用有限元的模式来分析结构的安全,可以合理的表现出不同施工方法的差异以及其施工的复杂性,这有利于施工方案的编写,同时还能够优化相关的方案,极大的提高了工作质量和效率。
        (3)管理优化
        BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用,为了提供一个全面、详尽的桥梁全寿命模型。因此,在桥梁的设计阶段,需要合理的提供就位施工与设计阶段的所有信息。


BIM技术可以很好的表现出桥梁的相关信息,利用模型模拟的方式来合理的划分各类工种之间的作业区间,合理的分配相应的施工因素,从而实现资源配置的最大化优化,进而合理的提升施工效率。
        2.2 BIM技术在桥梁工程施工阶段的应用
        通过BIM模型,可以实现高效技术交底,可视化及附着信息的存在方便了施工人员理解设计意图和设计思路,也可以及时找出设计方案中存在的不合理之处,做好调整,避免施工环节的设计变更问题。施工组织阶段,结合BIM技术本身的特性,可以将施工进度信息更加直观地展示出来,也能够立足工程量信息,对桥梁工程成本控制进行整合,优化资源配置,通过动态精细化管理来保证桥梁工程的整体效益。同时,BIM模型的应用,能够方便施工人员进行移动路径检查和设备碰撞检查,使得其能够通过与设计单位及建设单位的沟通与协商,实现成本造价控制。依照桥梁施工阶段测量得到的应力及应变数据,施工企业可以随时掌握桥梁结构的动态变化,分析其结构安全性,对施工中存在的偏差进行及时纠正,在保证桥梁工程施工质量的同时,也可以显著降低施工风险。桥梁工程施工阶段,可以在BIM模型中添加施工信息,为施工全过程管理和检修维护工作提供数据支持,相比较工程日志,以BIM模型作为信息载体不仅直观性更强,而且方便随时查询,也可以根据桥梁构件ID进行快速检索,对于发现的问题,可以及时进行调整和处理。
        2.3 桥梁构件空间位置碰撞检查
        桥梁施工中,将虚拟现实、计算机图形学等技术结合在一起,尤其是桥梁虚拟施工过程的模拟,能保证碰撞检测的准确性,这样更有助于后续施工的进行。现阶段,在桥梁施工中,通过BIM虚拟施工技术建立一定的施工过程模型,这样能有效提升施工效率,指导施工,模拟施工过程,将大部分施工盲点解决于模型模拟中,同时也要认识到BIM虚拟技术在桥梁工程施工中的应用,是一个比较复杂的系统,对施工人员的专业技术水平等要求比较严格,需要相关人员的共同配合,才能有效发挥其作用。
        2.4 BIM技术在桥梁工程运营管理阶段的应用
        运营阶段,桥梁会受到各种因素的影响,可能出现相应的质量和安全问题,需要做好养护维修及管理工作,保证桥梁的稳定可靠运行,而无论是运营管理还是档案管理,都可以通过BIM模型的信息化及可视化功能实现。桥梁工程建设完成后,设计模型、施工模型以及各类信息都会经过数字化信息模型,传递给桥梁运营管理部门,利用这些信息,运管部门可以对桥梁结构使用过程中出现的风险进行分析,找出根源、明确责任,制定切实可行的维护整修方案,并将相关信息记录在BIM模型中。运用专业软件,可以实现对所有数据记录的高效查询,如桥梁墩台、预应力钢束乃至桥梁制作螺栓等,保证了数据检索的效率和效果,对于一些容易出现隐患和问题的部分,可以在BIM模型中添加提醒功能,通过定期检查来保证桥梁安全稳定运行。
        2.5 桥梁健康云档案
        在桥梁日常养护中结合云平台BIM三维模型,根据现场实际情况,结合桥梁资料,逐步建立健全桥梁的健康档案,每一次病害的维护都能记录,为下一次相同的病害,或者其他桥梁近似的病害提供参考经验,节省人力、物力,使桥梁养护工作更加高效,形成养护记录进度表,使问题的追溯实现可视云痕迹化管理。
        3 结束语
        综上所述,BIM三维技术的桥梁养护管理信息平台不同于以往的二维平面静态管理,其内容更为丰富、操作更直接、图像更直观。在桥梁施工过程中通过BIM技术的合理应用,能够实现整个项目施工环节的精细化管理,并能够有效缩短施工周期,降低工程造价,对我国桥梁行业的进一步发展有着非常重要的促进作用。
参考文献
[1]林友强,马天乐,曾明根,等.桥梁工程设计BIM技术应用探索[J].结构工程师,2016,32(4):7-12.
[2]洪磊.BIM技术在桥梁工程中的应用研究[D].成都:西南交通大学,2012.
[3]胡杰.BIM技术在桥梁施工设计中的应用探索[J].铁路技术创新,2014(2):63-67.
[4]秦利,赵科,李鹏云.BIM+GIS技术在桥梁工程施工中的应用研究[J].土木建筑工程信息技术,2017,9(05):56-61.
 

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