BIM技术在桥梁工程施工及运营管理中的实施

【关键词】桥梁建设；全寿命周期；BIM技术；协同设计；可视化施工；运营管理

在过去的协同设计中，主要采用以二维为基础的互相提资措施，基于项目经理主导，不同专业以项目需求为依据，进行设计计划的制定，同时按照专业的顺序依次开展设计。这样会产生类似于软件不同、标准不同、交流滞后等问题，并且文件文档相互交流一般是利用各类软件进行的。在引用BIM技术后，能对过去的方式进行转变和升级，虽然也是以二维图纸为基础的协同，但能大幅提高效率。采用BIM技术的协同设计重视环境、平台、标准和目标的统一，从项目实施就由项目经理主导各项准备工作[1]。立项后，为使项目能顺利进行，同时为相关人员提供有价值的参考及指导，对项目部的负责人而言，应通过商讨来确定规定与标准，然后将其编辑成册，也就是所谓的协同手册。在形成协同手册后，能使项目的实施变得有章可循，防止在设计中产生资源浪费，同时还能起到提高质量与效率的作用。它主要包含以下几个方面：

1.1确定项目计划

在项目开始后，与各参与方积极沟通，明确项目的所有需求，由于需求具有一定模糊性，所以会产生返工。以需求情况为依据，结合不同专业负责人进行共同商讨来确定重要时间节点、建模的精度和成果移交具体内容等，同时经研究确定。从精度要求角度讲，每个参与方会提出不同要求，所以将全部模型的精度均确定为相同级别的做法是不可行的，比如在项目设计成果当中表现出的部分设备仪器，如果按照较高的精度进行建模，则工作量会十分巨大，而起到的作用只是一次简单的动画演示。基于此，不同部分建模精度应分类确定，并为其它不同的参与方提出具有参考价值的解释与建议。另外，移交的内容同样重要，它决定了设计需要完成的任务，所以应细化处理移交内容。将需求提出的项目周期与建模速度充分结合到一起，确定阶段性与最终成果对应的节点日期，同时将其加入到整体项目计划当中[2]。

1.2人员及其权限与项目流程的确定

以项目计划为依据，进行管理及实施团队的组建，同时结合每一种专业的实际分布情况，分类人员及其权限，使其明确各自工作内容。在确定了工作的具体内容与权限之后，按照权限等级，由上至下的确定项目流程。

1.3管理和设计软件的选型

使用各类软件与平台是采用BIM技术进行协同设计的关键所在，先以项目需求与建模精度为依据，结合不同专业实际配合情况，选择合适的软件。选定软件后，开始环境搭建，以软件功能为基础，确定所需人员及其权限、流程及其运转方式。因是将统一的网络环境作为基础的，所以在运行与管理上必须确定管理人员，同时参考企业具体情况进行协同服务器选择[3]。

1.4标准制定

标准是BIM技术实施的关键内容之一，会直接影响项目效率。对于不同的标准，可将现行国家标准视作参考，并结合设计院或企业的相关标准。形成协同手册后，项目经理应带动全体人员认真执行，保证每一项标准与每一个流程均可以顺利实施。第一步往往是通过组织会议传达手册内容，使人们认识到执行手册的重要性与必要性。然后在实际的协同设计中，需要对项目进度进行定期审查，尽早发现和解决问题。最后要对手册的执行情况予以总结，积累经验，并制定改进计划[4]。

项目施工中，对设计合理性与精确性都提出了很高要求，如果发生错误，很容易使进程中断，产生返工，造成资源浪费和进度延后。基于此，必须做好设计成果模拟。对此，碰撞检查就是引入BIM后能实现这一点的重要环节，尽管模型在初步设计时就完成了碰撞检查，排除掉一系列不合理布置，然而在实际施工中，因受到方法及工艺的影响，原则上不会碰撞的也有可能碰撞。对碰撞而言，可分成静态与动态两种，其中，静态碰撞主要用于对钢筋和各预埋件的检查，利用软件确定检查基本规则，确定碰撞合理范围后，对检查成果施加一定的约束与筛选，而动态碰撞主要用于对吊装距离等检查，其目的在于确定设备安全进场、顺利通过，确定设备摆放位置是否合理，防止出错[5]。另外，在现场构件制造过程中，也可采用BIM技术，对需要提前在工厂进行预制加工的构件，尤其是较为复杂的构件，能提前实现安装模拟，对构件尺寸是否精确进行检验。而在过去的施工中，多将图纸作为基础进行制造，使很多构件尺寸无法满足要求。而BIM技术将尺寸数据作为依据进行模型建立，利用模型能对每个位置进行模拟，特别是在复杂的钢结构当中，根据从模型中获取的要求，采用软件将其输出成与工厂格式相符的文件，能直接进行下料与制作加工。在施工现场，也可借助倾斜摄影图片进行场地模型的构建，然后通过对填方和挖方等的预测，以及安全距离测量，对现场布置及设备与人员等的入场时间进行适当调整，而且还能完成施工成本初步估算。

对桥梁所处健康状况进行检测，是运营管理过程中的重要工作之一，近几年伴随信息技术快速发展，以及传感器技术水平不断提高，利用传感器实施监测桥梁上各部分实际情况的做法越来越成熟。在健康状况监测过程中，可利用传感器对包含风荷载、温湿度、地震与荷载等在内的所有变化进行动态监测，由传感器采集到的所有数据，都能实时上传至管理系统，再对这些数据进行分析和计算，所得成果对桥梁未来养护和管理决策是有重要参考价值的[6]。以上传统的以现有资料与数据为基础的方法，在长期工作中，难免出现差错，而且需要完成一系列复杂计算，由于数据具有不连续性和离散性，所以还会出现数据丢失与重叠。此时，采用BIM技术建立实时的三维模型，能直观显示所有测点的实际布置情况，首先将模型导入到相应的软件中能完成受力分析，确定桥梁基础所处受力状态，在运营管理系统中将其作为进行分析评定的重要依据，然后确定测点布置规则，系统以这一规则为依据，提出具有建议性的解决方案，人员按三维空间在桥梁上开始布点，在布点的同时，模型统计布点情况，以实现自检，同时模拟布点是否存在死角。无论是布点的具体位置，所用监测设备，还是相关资源，都能通过模型来查看，并通过标准评判确认是否合格[7]。工况模拟中对BIM的应用，可充分结合现有检测数据为模拟提供协助。在交通管控中，利用摄像头等监测装置，构建对应的三维模型，然后通过模拟确定合适的交通管控措施，并根据模型上显示出的视角，选定监测点具体为止。在应力应变的现场检测中，可根据平台现有监测数据，构建以历史资料为基础的模拟模型，比如最常见的变化曲线模型等，该模型能附加于主体模型当中，以模拟情况为依据进行预防及维护方案的提前制定，再比如应变模型，它也是将时间轴作为基础，对应变未来发展情况进行模拟，构建达预警的模型，根据模拟时的时间点，能对具体产生原因实施分析与预测。另外，对于突发情况，如船舶撞击等，也可以采用BIM进行模拟模型建立，对现场可能发生的情况进行动态模拟，进而指定具有警示性作用的有效改进方式。

综上所述，作为目前的新型技术，BIM已在建筑项目运用多年，纵观它在建筑业的发展，它势必成为未来建设行业主导力量，但由于在桥梁领域的时间还较短，因缺乏经验和人才缺少等方面的原因，还未能全面普及，然而，对桥梁建设，这项技术在每个环节都具有巨大潜力。