BIM技術(shù)下的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化

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摘要：文中從成圖形式、方案調(diào)整以及功能拓展三個(gè)角度入手，對(duì)基于bim技術(shù)的橋梁工程設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了分析，圍繞活動(dòng)模擬與過(guò)程管理兩個(gè)方面，研究了基于BIM技術(shù)的橋梁工程施工優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；橋梁工程；設(shè)計(jì)優(yōu)化

BIM全稱“BuildingInformationModeling”，即建筑信息模型。該技術(shù)以數(shù)字化的三維模型為核心，可實(shí)現(xiàn)建筑工程中建筑物幾何信息、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息、施工運(yùn)動(dòng)行為信息等一系列重要信息的立體化、動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn)。將BIM技術(shù)運(yùn)用到建筑工程的建設(shè)體系中，對(duì)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)具有顛覆性的變革改善作用。據(jù)此，我們有必要對(duì)基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化展開(kāi)探究討論。

1基于BIM技術(shù)的橋梁工程設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.1橋梁工程設(shè)計(jì)成圖形式的優(yōu)化

在傳統(tǒng)時(shí)期，受到技術(shù)條件與工作理念的限制，橋梁工程設(shè)計(jì)人員通常會(huì)采取人工化、平面化的圖紙繪制與圖紙檢驗(yàn)方式。這樣一來(lái)，一方面使得設(shè)計(jì)人員在獲取充足的工程數(shù)據(jù)后，還需要進(jìn)行繁復(fù)、大量的數(shù)據(jù)整理與手工繪圖工作，進(jìn)而形成大量的時(shí)間、人力與材料成本消耗。同時(shí)，若設(shè)計(jì)人員在繪圖、檢驗(yàn)時(shí)處于疲勞或存在疏忽，還可能導(dǎo)致圖紙偏誤的情況出現(xiàn)，繼而降低設(shè)計(jì)圖紙的可靠性與價(jià)值性。另一方面，由手工或CAD繪制的平面圖紙很難直觀體現(xiàn)空間感，相關(guān)人員在繪圖、用圖時(shí)，需要立足專業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行空間想象，很難對(duì)橋梁工程的幾何形態(tài)、三維結(jié)構(gòu)形成清晰認(rèn)知。在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化后，上述傳統(tǒng)問(wèn)題可得到有效解決。在BIM軟件平臺(tái)當(dāng)中，會(huì)形成有多個(gè)“族”，即橋梁建筑物的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)部位。同時(shí)，在公共網(wǎng)絡(luò)的支持下，還會(huì)有其他設(shè)計(jì)人員將自己制作的族共享到平臺(tái)當(dāng)中。基于此，相關(guān)人員將橋梁工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)輸入到BIM軟件平臺(tái)當(dāng)中，數(shù)據(jù)便會(huì)在多個(gè)族的作用下進(jìn)行協(xié)同配置，從而生成三維立體的橋梁建筑物與施工現(xiàn)場(chǎng)模型。例如，在設(shè)計(jì)某高低塔單鎖面混凝土斜拉橋時(shí)，設(shè)計(jì)人員即可選擇該類(lèi)型的族模塊作為建模成圖基礎(chǔ)，并將“高塔塔柱：全高185m，斜拉索共29副”、“低塔塔柱：全高121m，斜拉索14副”、“引橋：東引橋全長(zhǎng)277m，西引橋全長(zhǎng)1033m”等數(shù)據(jù)輸入到相應(yīng)欄目中，即可實(shí)現(xiàn)橋梁模型的自動(dòng)化構(gòu)筑與可視化呈現(xiàn)。

1.2橋梁工程設(shè)計(jì)方案調(diào)整的優(yōu)化

在BIM技術(shù)的應(yīng)用背景下，橋梁工程設(shè)計(jì)人員可直接對(duì)已生成的三維模型進(jìn)行形態(tài)檢驗(yàn)、沖突排查，并通過(guò)數(shù)據(jù)修改、圖塊編輯等方式，進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的直接調(diào)整。例如，設(shè)計(jì)人員可將已設(shè)計(jì)完成的橋梁工程土建模型與安裝模型同步提交、導(dǎo)入到BIM軟件平臺(tái)當(dāng)中，并啟用平臺(tái)的碰撞檢查模塊，對(duì)同一工程背景下兩類(lèi)專業(yè)模型的匹配情況進(jìn)行排查檢驗(yàn)。在模塊運(yùn)行完成后，碰撞檢查的結(jié)果會(huì)自動(dòng)輸出到可視化界面上，并提供出具體細(xì)致的報(bào)告文本，其內(nèi)容包括碰撞點(diǎn)總數(shù)、硬碰撞點(diǎn)數(shù)量、間隙碰撞數(shù)量以及碰撞部分的具體點(diǎn)位、圖紙編號(hào)、處理建議等。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員即可根據(jù)碰撞檢查報(bào)告對(duì)三維模型的相關(guān)參數(shù)、結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。其后，對(duì)于調(diào)整后的三維模型，重復(fù)進(jìn)行碰撞檢查與優(yōu)化調(diào)整，直至無(wú)碰撞情況存在，即代表圖紙方案達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，不會(huì)在橋梁工程的建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)土建施工與安裝施工相沖突的問(wèn)題［1］。

1.3橋梁工程設(shè)計(jì)功能拓展的優(yōu)化

在傳統(tǒng)的“2D時(shí)代”當(dāng)中，橋梁工程設(shè)計(jì)圖紙的信息體系由點(diǎn)、線、面、數(shù)等平面元素構(gòu)成，因此在使用功能上存在較大限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工程信息的深層次、多元化解釋與利用。而在步入依托BIM技術(shù)的“3D時(shí)代”后，橋梁工程設(shè)計(jì)圖紙可表現(xiàn)出突破性的功能拓展。例如，可將BIM技術(shù)與快速成型技術(shù)結(jié)合起來(lái)，把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的橋梁建筑模型打印塑造到現(xiàn)實(shí)環(huán)境當(dāng)中，從而幫助相關(guān)人員更加直觀地對(duì)工程效果進(jìn)行預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。再如，BIM軟件平臺(tái)中的三維模型與數(shù)據(jù)信息既能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接讀取，也能保存、上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。所以，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)完成橋梁工程的基本模型圖紙后，可運(yùn)用未來(lái)表格、預(yù)算通等輔助工具，進(jìn)行工程量的計(jì)算分析，從而為工程設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一步強(qiáng)化、工程成本的精準(zhǔn)預(yù)算提供有力依據(jù)。

2基于BIM技術(shù)的橋梁工程設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1橋梁工程施工活動(dòng)模擬的優(yōu)化

橋梁工程具有環(huán)節(jié)多樣、環(huán)境復(fù)雜、工期較長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此勢(shì)必會(huì)在實(shí)際施工中面臨多種風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。對(duì)此，通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行施工活動(dòng)的預(yù)先模擬，可顯著強(qiáng)化施工風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避與應(yīng)對(duì)能力，為橋梁工程建設(shè)實(shí)踐的安全施工、高效施工提供保障。例如，相關(guān)人員可依托BIM軟件平臺(tái)與可穿戴設(shè)備，進(jìn)入到虛擬漫游模塊構(gòu)建出的信息化情境當(dāng)中，從而沉浸式、直觀化地對(duì)施工環(huán)境的整體狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)管理的視野死角、施工現(xiàn)場(chǎng)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行充分感知，并制定出有效的事故應(yīng)急預(yù)案、安全教育方案與施工管理策略。再如，相關(guān)人員可在三維模型的基礎(chǔ)上，啟用BIM軟件平臺(tái)的時(shí)間變化模塊，以此模擬出動(dòng)態(tài)推進(jìn)的施工活動(dòng)變化周期，從而對(duì)不同施工強(qiáng)度、施工效率下施工進(jìn)度的實(shí)際情況進(jìn)行考量，由此規(guī)劃出最佳的施工進(jìn)度分配方案，為橋梁工程的按時(shí)保質(zhì)完成夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.2橋梁工程施工過(guò)程管理的優(yōu)化

與傳統(tǒng)中平面化、固定化的圖紙方案不同，BIM技術(shù)下的數(shù)字化模型圖紙、信息化施工方案是可控制、可流動(dòng)的。在橋梁工程的建設(shè)實(shí)踐中，相關(guān)人員可依托各類(lèi)傳感裝置對(duì)BIM軟件平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)施反饋，從而充分發(fā)揮出工程模型對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)路線規(guī)劃、施工人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度、施工工序動(dòng)態(tài)調(diào)整等方面的支持作用。此外，相關(guān)人員還可在工程模型中標(biāo)記出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，并將配備有傳感裝置的安全帽發(fā)放給一線施工人員。這樣一來(lái)，一旦有人員進(jìn)入到高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域當(dāng)中，工程模型或安全帽便會(huì)出發(fā)告警機(jī)制，從而有力保障橋梁工程施工活動(dòng)的安全化、穩(wěn)定化運(yùn)行。

3結(jié)論

總而言之，將BIM技術(shù)融入到橋梁工程的建設(shè)實(shí)踐中，可在消除傳統(tǒng)時(shí)期弊病問(wèn)題的基礎(chǔ)上，極大程度地實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)與施工管理的優(yōu)化，從而為橋梁工程施工建設(shè)的安全化、穩(wěn)定化、經(jīng)濟(jì)化、高效化提供充分保障，達(dá)到可觀的技術(shù)應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

［1］朱紅軍，孫建鋒.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用研究［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（06）：102-103.

作者：馬進(jìn)文 單位：江西宜春