基于BIM技术的道路桥梁施工.pdf

中国科技信息 2024 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024-80-两星推荐社会经济的发展推动着道路桥梁建设事业向更高应用水平进步，为满足道路桥梁建设更高效的发展需要，文章借助BIM 技术的应用优势对道路桥梁工程进行实际应用并提出优化建议，进而为桥梁工程建设提供更加可靠的支撑依据，助力于国家道路桥梁工程建设的发展。道路桥梁施工建设难点专业性要求高公路桥梁工程通常由水下、边坡、钢支撑、隧道等多个专业学科组成，其形态与构造差异很大，很难保证其材质均一。由于设备、人员及施工工艺规范等因素的影响，使得公路桥梁建设的管理工作愈加复杂。设计意图表述难在项目的规划阶段，建设公司负责搜集各种可能对项目产生的环境风险，做出相应的决策并将其传递至施工方以保证项目的顺利进行。然而，目前绝大多数设计人员都采用平面图纸来展示问题或提供零部件，如不能达到设计要求，将会降低工程进度和质量，给工程带来人员、财务和经济上的巨大损失。施工组织难由于公路桥梁具有“多点、多线路”的特点，且在建设过程中会遇到一些特殊情况，如多年冻土、软弱土层和滑坡等区域。另外，在相同的道路上，施工工艺、机具和设备种类不同，也很难将相同的施工方法进行整合。为此，在公路桥梁建设中，应确立目标建设模式、建设工艺、建设人员及装备等方面的目标。BIM技术在道路桥梁施工中的应用工程概况以某桥梁工程施工建设为例，该桥梁工程施工长度是120m，设计施工桩号为 DK94+407，在施工过程中采用钢管混凝土的方式。表 1 是 S 桥梁工程的施工设计参数。BIM 技术在道路桥梁工程中的应用优势BIM 技术是一种集合现代信息技术、数字建模技术、3D 技术的综合性技术。在实际运用中，结合 BIM 技术的优行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度基于 BIM 技术的道路桥梁施工孔建设孔建设菏泽市公路规划设计院孔建设（1979），山东菏泽，本科，工程师，研究方向：勘测设计与施工管理。-81-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024中国科技信息 2024 年第 8 期两星推荐势构建BIM技术应用模型，从而达到工程设计的可视化处理。以下是 BIM 技术在工程设计应用的具体优势。（1）确保信息完整性。保障信息的完备性，在当今社会各领域的发展都离不开高科技的支撑，因此，强化高效能的技术集成、与时俱进就显得特别重要。BIM 技术是随着信息技术的发展而出现的一种新兴的信息技术。目前通过对多个阶段的工程项目资料进行统一的综合分析与处理，构建可视化与图形化模式，使之能更好地辅助专业工程技术人员进行决策，进而确保施工建设的质量，BIM技术在道路桥梁建设过程中的运用，能够实现对各类工程资料的及时、精确的收集与保存，而完备的资料信息对于道路桥梁建设的质量具有举足轻重的意义。（2）具有 3D 可视化功能。在 BIM 的运用中，其最大的优点就是 3D 可视化。这种新的设计方式与传统的 2D 设计方式有着本质的区别，在此基础上，工程建设可以最大程度地实现 3D 可视化。BIM 技术通过对城市道路交通数据的精准分析，工程设计人员在 3D 可视化功能下将设计构想做到可视化展示，从而更好地适应实际交通环境的需求。该技术方法不仅能实现快速、精确的设计，而且能实现 3D 打印图纸，便于开展施工工艺交底工作，提高市政道路桥梁的设计质量。BIM 技术构建模型是一个具有 3D 可视化能力的信息系统集成平台，其存储和传输的方式也更为简便，用户可以直观地查看全部数据，该信息模块可以将路桥体的规格、材料等技术指标直接显示出来，便于对工程建设人员进行管理，从而降低不必要的建设问题，从而实现工程质量的高质量完成。（3）模拟施工管理质量。道路桥梁工程建设是一个复杂的工程，涉及多个环节且环环相扣。因此，工程设计人员在设计中应加强细节考虑并制订出符合工程实际、合理的设计方案，推动工程建设的顺利开展。工程设计人员对 BIM 技术的应用，通过对城市道路的高效仿真模拟来评估工程规划设计方案的可行性。工程建设单位通过 BIM 搭建的综合互联网平台可以对道路桥梁的各项数据进行更加准确地掌握，并且将相关参数信息快速地传递到各部门，消除信息死角，对提高工程建设效率和建设质量上起到重要作用。BIM 技术在道路桥梁工程中的具体应用工程设计图 1 基于 BIM 技术的碰撞检测结果分析表 1 S 桥梁工程施工设计参数桥梁设计要点参数设计值桥梁中心线全长130.1桥梁计算跨度长127截面高度设计3.3拱助平面内矢高度25.5钢管直径1.100钢管厚度0.027中国科技信息 2024 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024-82-两星推荐在道路桥梁建设过程中，BIM 技术的运用必须经过科学的规划设计，才能保障 BIM 技术得到高效的运用，如下是对S 桥梁工程设的分析。其一，布局设计。将 BIM 应用于桥梁平面、立面等平面布置，辅助设计者对桥梁的结构、尺寸、占地面积等进行优化调整，从而保证桥梁工程的合理设计。例如，利用 BIM 的D-vary 功能，可以实现对桥梁工程的三维建模，再利用软件进行拱、板、梁等构件的重量计算，在此基础上，结合自身的重量来决定桥梁桩基的数量、规格、埋设位置等，从而为桥梁结构的布置提供更加完备的基础，同时保证所设计的桩基础满足桥梁的实际需要，从而提升桥梁工程的建造品质。其二，碰撞检测。桥梁工程建设设计阶段，因设计者无法预估桥梁的建设结构是否存在碰撞问题，因此，为避免发生结构碰撞现象，必须对其进行深入的研究。对于该桥梁工程的现代化建设，设计者可以利用 BIM 平台进行撞击实验，并根据检测数据对其进行检验，从而判断各构件之间的相互矛盾。以 S 桥梁工程为例，设计者利用 Revit 自带的撞击探测插件，实现对已完成的桥梁结构的撞击探测，探测结果如图1 所示。在此基础上，设计者通过多次试验验证将工程中的碰撞概率降到最小，确保桥梁设计的科学性。其三，结构性能验算。将 BIM 等相关软件的计算库函数用于桥梁的设计，使设计者能够对该桥梁工程的各种受力情况进行测试，从而验证该方法的可行性。在桥梁工程中，当设计者难以判断其所选用的混凝土材料强度能否满足道路通行要求时，可以借助 BIM 中的 Navisworks 软件计算出各区段对混凝土材料强度的要求。在此基础上，利用 CRE 转换模块中的多种转换函数得出不同高度比的转换系数。该插件转换公式为：24dFfc uc=，其中c ucf是混凝土强度换算值，单位为 kPa，是高径比换算系数；F 表示在实验过程中所受最大压强，单位为 kN；芯样的平均直径为 d，单位为 m。在此基础上，将每一段所要求的混凝土强度指标转换成相应的计算公式（如表 2 所示），对于保障工程建设的合理性具有重要影响。表 2 高径比换算系数结果高径比1.01.01.11.21.3系数 1.01.021.01.121.14工程施工第一，施工模拟。S 桥梁工程的建设是一个高动态性的进程，随着 S 桥梁工程建设进程的持续进行，其规模越来越大、复杂性越来越高，这就意味着建设项目的管理难度正在增大。当前，在桥梁项目的管理流程中，由于它的特殊性，使得它不能对施工进度与工作之间的关系进行清楚的展示，无法充分地反映出整个施工阶段的动态过程。S 桥梁工程采用 BIM 技术与施工进程进行关联，建立基于时空信息的 4D建模，实现对建设全流程的全面展示。表 3 是 S 桥梁工程施工进度模拟图。基于 BIM 的 4D 桥梁施工仿真技术可以有效地在工程施工中制订出一套合理的施工方案，准确地把握施工进度，优化施工资源，对施工场地进行科学安排，同时对工程施工进图 2 BIM 技术拱脚施工流程图 3 BIM 技术下抛锚块设计示意图度、质量和资源进行统一的控制和管理，达到缩短施工进度，减少造价的目的。第二，施工控制。在道路桥梁的建设中，BIM 技术能够有效地对施工进行有效的控制，在桥梁工程建设中，BIM 技术能够对项目的建设效益进行有效的控制，从而使项目的建设质量得到最大的提高。在桥梁工程的建设中，要做好项目的施工控制工作。首先，在桥梁的施工控制中，采用 BIM 技术来完成拱脚的建造。如图 2 所示，是基于 BIM 技术的拱脚建造的技术流程。其次，采用 BIM 技术在桥梁施工控制中对锚碇区域的构造进行了科学的设计，确保锚碇部分的构造更为科学、精确。在 BIM 应用的同时，采用 BIM 技术对其进行建模，提高锚固段的定位精度。如图 3 所示。工程管理其一，工程量统计。在工程建设中，工程建设的信息化是一个十分重要的环节，从某种意义上来说，它与项目建设的质量有着密切的联系。技术人员在桥梁工程建设中，为更好地实现项目建设的信息化，利用 BIM 技术进行工程量的统计和核算，以确保该项目的建设更为科学，并按照桥梁工程的数目来进行科学的工程设计，从而确保高质量工程建设的完成。其二，施工安全管理。随着 BIM 技术的普及，工程技术人员对桥梁工程施工过程和各个阶段进行模拟，进而对场地中的安全风险进行精确定位，通过对其进行细致的模拟审核和施工建造，对施工过程中存在的不安全因素进行分析，进而制定出相应的防范对策，以避免本源性安全事故的发生。其三，BIM 技术还可以实现对现场人员的准确定位。有利于技术监管人员加强对施工的监理，实现对工地的可视化管理，并对施工中出现的不规范操作和安全风险进行深入的防控，实现实时与高效的反馈。-83-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2024中国科技信息 2024 年第 8 期两星推荐BIM技术在公路桥梁设计中的应用建议首先，保证 BIM 技术建造模型和方案规划的同步。BIM建模的基础是设计规划，而 BIM 建模的数据又应反馈到规划中去。在 BIM 建模过程中，要使建模和计算结果保持一致，才能有效地避免在设计过程中出现错误。以 S 桥梁建设为实例，通过对基础参数、布局参数、材料参数、力学检测参数进行针对性的优化，并结合项目内容对 BIM 建设信息模型参数进行优化（如表 4）。其次，要遵循模型设计和模型检验相结合的原则。在构建可视化的建模时，设计者要对各个构件的构成情况进行严密的检查把控，以避免在整个设计结束之后，出现设计问题，从而造成一系列返工结果。在各阶段，组织各专业设计师使用 Revit 对各阶段的建筑模型进行撞击检查、建筑结构的耐久性评价、建筑布置的照明效果等，从而达到“设计-检验”表 3 是施工进度模拟图施工阶段号结构部位施工内容施工天数1拱圈 1#节段交界墩102张挂 1#扣锚索63拆除 1#段支架34拱圈 2#节段拼装挂篮25调索 126浇筑 2 节段混凝土47张挂 2#扣锚索38拱圈 3#节段移动挂篮19调索 22*表 4 BIM 模型下的桥梁设计参数序号方案基础参数方案布局参数材料参数力学检验参数1桥面设计尺寸与位置（BIM 模型平面坐标系数、立面系数等）桥梁设计空间分配（转折角度、水平落差等）材料属性（模型中混凝土、沥青、钢材、石料等对应的规格号）桥梁设计结构分析（各建筑元素的结构稳定性）2桥面设计区域与体积（桥梁平面区域位置等）桥梁设计可读性（桥梁地下管道的重叠与遮挡系数等）材料分类桥梁设计荷载分配（路面、路基等结构的荷载参数）3桥面设计组件属性施工元素间距与间隙（机动车道及非机动车道等的横宽比例、间隔等）材料模拟设计数据（设计强度、抗冻系数等）桥面设计抗震系数的集成。最后，建立起一支具有自主知识产权的 BIM 技术专业团队。要使 BIM 在道路桥梁的设计中更好地利用，就需要建设企业组建一支能够有效运用 BIM 的技术队伍。在 BIM 技术的运用团队中，需要具备设计运作、设计管理和设计分析三个方面的能力。结语综上所述，随着道路桥梁工程行业的蓬勃发展，BIM 技术的运用也越来越广泛。将BIM技术应用到道路桥梁工程中，可以使其更好地提高工程建设速度，同时也可对工程中存在的缺陷和问题进行有效的处理，这对于推动工程的顺利进行，提高工程的质量具有十分重大的意义，有助于推动我国的道路桥梁工程建设事业的发展。