BIM助力橋梁鋼結構設計施工一(yī / yì ／yí)體化建設

近年來(lái)，随着橋梁材料費用與人(rén)工費用的(de)倒挂，鋼結構橋梁相對混凝土橋的(de)經濟逆勢逐漸減小，我國(guó)逐步開始進入鋼結構橋梁的(de)快速發展時(shí)期。但是(shì)建築施工行業的(de)生産效率正在(zài)持續下滑并成爲(wéi / wèi)建築行業面臨的(de)根本性問題，鋼結構橋梁在(zài)設計建造過程中由于(yú)信息交換不(bù)及時(shí)、不(bù)準确的(de)問題造成了(le／liǎo)大(dà)量人(rén)力物力的(de)浪費。

BIM（建築信息模型）作爲(wéi / wèi)起源于(yú)20世紀70年代的(de)美國(guó)的(de)一(yī / yì ／yí)種基于(yú)最先進的(de)三維數字設計和(hé / huò)工程軟件所構建的(de)可視化數字建築模型，近年來(lái)在(zài)國(guó)内建築工程多個(gè)領域實現了(le／liǎo)應用研究。北京奧運會、上(shàng)海世博會等大(dà)型建設項目成功地(dì / de)将BIM技術應用于(yú)建築工程的(de)荷載分析、圖紙審核、施工管理、設備維護等領域，爲(wéi / wèi)BIM技術在(zài)我國(guó)推廣提供了(le／liǎo)條件。近年來(lái)，BIM技術在(zài)橋梁鋼結構領域也(yě)逐漸推廣開來(lái)。

以(yǐ)石濟黃河特大(dà)橋爲(wéi / wèi)例，該橋是(shì)我國(guó)首次采用剛性懸索加勁連續鋼桁梁結構形式的(de)鋼結構橋梁，全橋架設杆件數量多、制造要(yào / yāo)求精度高，在(zài)進度、成本、安全及質量綜合管理等方面均存在(zài)困難。

在(zài)經過多方論證和(hé / huò)精确計算下，該橋采用BIM技術輔助工程施工，有效解決了(le／liǎo)項目設計、制造和(hé / huò)施工應用系統之(zhī)間的(de)“信息斷層”和(hé / huò)“信息孤島”問題，實現工程信息共享與集成管理，可以(yǐ)極大(dà)地(dì / de)避免重複勞動，提高效率。

一(yī / yì ／yí)是(shì)采用BIM三維實體建模出(chū)圖進行深化設計，通過搭建實體模型、工藝性優化、模型校核審查、深化設計出(chū)圖四個(gè)階段對全橋模型進行搭建，實現所見即所得的(de)目标。

二是(shì)利用BIM對鋼桁架構件進行數字化加工，通過智能化切割下料、複雜節點的(de)虛拟制造等環節，實現了(le／liǎo)從模型到(dào)機床切割的(de)數字化，爲(wéi / wèi)杆件的(de)制造制定提供了(le／liǎo)可靠的(de)依據，提高了(le／liǎo)工藝制定的(de)效率，保證了(le／liǎo)杆件的(de)制造質量。

三是(shì)以(yǐ)全橋三維建模爲(wéi / wèi)基礎，通過鋼桁架杆件整體拼裝及試拼裝的(de)自動校核，可以(yǐ)發現碰撞、相離等問題，從根本上(shàng)保證了(le／liǎo)複雜鋼橋構件連接關系的(de)正确性，實現了(le／liǎo)橋位吊裝成橋線形。

四是(shì)引入時(shí)間維度實現4D管理，可以(yǐ)進行虛拟施工，并随時(shí)随地(dì / de)直觀快速地(dì / de)将施工計劃與實際進展進行對比，項目各參與方對工程的(de)各種問題和(hé / huò)情況了(le／liǎo)如指掌。通過BIM技術結合施工方案、施工模拟和(hé / huò)現場視頻監測，有效減少了(le／liǎo)全橋施工過程中的(de)質量、安全問題。

石濟黃河特大(dà)橋BIM系統的(de)應用以(yǐ)制造精細、信息完整、數據詳實的(de)信息模型爲(wéi / wèi)基礎，覆蓋了(le／liǎo)深化設計、自動排版套料、數字化加工的(de)制造全過程，以(yǐ)貫穿鋼橋場地(dì / de)規劃、鋼橋架設和(hé / huò)安全監控的(de)4D-BIM管理系統爲(wéi / wèi)平台，爲(wéi / wèi)鋼橋制造、架設管理提供分析優化，爲(wéi / wèi)決策提供“大(dà)數據”支持，達到(dào)了(le／liǎo)管理升級、降本增效的(de)目的(de)。

随着大(dà)型複雜鋼結構橋梁項目的(de)興起以(yǐ)及BIM應用軟件的(de)不(bù)斷完善，越來(lái)越多的(de)項目參與方在(zài)關注和(hé / huò)應用BIM 技術。目前港珠澳大(dà)橋、滬通長江大(dà)橋、虎門二橋、樂清灣大(dà)橋等鋼結構橋梁在(zài)項目設計施工管理階段均嘗試采用BIM 技術，成功實現了(le／liǎo)各專業的(de)協同設計、設備材料統計和(hé / huò)施工模拟、碰撞檢查等功能。

當前，BIM技術應用在(zài)橋梁鋼結構建設中主要(yào / yāo)體現三個(gè)方面的(de)優勢：一(yī / yì ／yí)是(shì)深化設計和(hé / huò)優化設計方案。根據設計圖紙使用 BIM 技術，爲(wéi / wèi)三維建模調用“構件庫”和(hé / huò)“節點庫”，輸入構件和(hé / huò)節點的(de)參數，有利于(yú)構件節點的(de)深度設計，也(yě)有利于(yú)鋼結構工程管理信息的(de)可視化，最終達到(dào)節約成本的(de)目的(de)。

二是(shì)實現橋梁的(de)數字化制造應用。BIM技術的(de)引入，使鋼結構加工制造流程變得簡單，BIM模型輸出(chū)的(de)各類信息除了(le／liǎo)能快速生成加工清單、形成工藝設備路徑外，在(zài)數控切割、複雜構件加工等工序中的(de)作用也(yě)尤爲(wéi / wèi)顯著，彌補了(le／liǎo)二維CAD指導加工的(de)不(bù)足問題，完成了(le／liǎo)種類繁多、數量龐大(dà)的(de)零部件加工任務，記錄了(le／liǎo)大(dà)量構件信息、材料信息。

三是(shì)确保動态可視化的(de)集成施工。BIM技術在(zài)施工現場應用主要(yào / yāo)是(shì)施工信息與BIM模型動态關聯、集成，結合利用4D-CAD技術，支持動态可視化的(de)模型及施工方案表達，并随施工過程更新及輔助項目施工管理，實現對工程進度、質量、安全及資源的(de)綜合管控。

目前，國(guó)内的(de)BIM技術仍處在(zài)應用探索階段，BIM理論需要(yào / yāo)結合現場實際、了(le／liǎo)解現場的(de)實際需求，并在(zài)應用中解決實際問題，才能真正發揮BIM技術的(de)價值。

BIM技術在(zài)橋梁鋼結構工程上(shàng)的(de)成功實踐進一(yī / yì ／yí)步拓展了(le／liǎo)BIM的(de)應用範圍，是(shì)BIM從單純技術應用向與項目管理集成應用轉化的(de)重大(dà)裏程碑。這(zhè)種通過計算機方式建立模型與仿真的(de)方式，對降低鋼結構橋梁的(de)深化設計費用、縮短工期、準确預算工程量等方面有實質性的(de)效果，而(ér)且在(zài)推動鋼結構橋梁設計制造施工一(yī / yì ／yí)體化建設方面有着巨大(dà)的(de)潛在(zài)效益。