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【摘要】針對(duì)當(dāng)前的橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)bim技術(shù)在橋梁全壽命周期中的實(shí)施進(jìn)行深入分析，提出BIM技術(shù)在不同階段和環(huán)節(jié)的實(shí)施路徑，如設(shè)計(jì)階段采用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、施工階段利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化施工和運(yùn)營(yíng)管理階段利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為運(yùn)營(yíng)管理和維修養(yǎng)護(hù)決策提供可靠參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】橋梁建設(shè)；全壽命周期；BIM技術(shù)；協(xié)同設(shè)計(jì)；可視化施工；運(yùn)營(yíng)管理

1BIM在橋梁設(shè)計(jì)中的實(shí)施

在過去的協(xié)同設(shè)計(jì)中，主要采用以二維為基礎(chǔ)的互相提資措施，基于項(xiàng)目經(jīng)理主導(dǎo)，不同專業(yè)以項(xiàng)目需求為依據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)劃的制定，同時(shí)按照專業(yè)的順序依次開展設(shè)計(jì)。這樣會(huì)產(chǎn)生類似于軟件不同、標(biāo)準(zhǔn)不同、交流滯后等問題，并且文件文檔相互交流一般是利用各類軟件進(jìn)行的。在引用BIM技術(shù)后，能對(duì)過去的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變和升級(jí)，雖然也是以二維圖紙為基礎(chǔ)的協(xié)同，但能大幅提高效率。采用BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)重視環(huán)境、平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)的統(tǒng)一，從項(xiàng)目實(shí)施就由項(xiàng)目經(jīng)理主導(dǎo)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作[1]。立項(xiàng)后，為使項(xiàng)目能順利進(jìn)行，同時(shí)為相關(guān)人員提供有價(jià)值的參考及指導(dǎo)，對(duì)項(xiàng)目部的負(fù)責(zé)人而言，應(yīng)通過商討來確定規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，然后將其編輯成冊(cè)，也就是所謂的協(xié)同手冊(cè)。在形成協(xié)同手冊(cè)后，能使項(xiàng)目的實(shí)施變得有章可循，防止在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生資源浪費(fèi)，同時(shí)還能起到提高質(zhì)量與效率的作用。它主要包含以下幾個(gè)方面：

1.1確定項(xiàng)目計(jì)劃

在項(xiàng)目開始后，與各參與方積極溝通，明確項(xiàng)目的所有需求，由于需求具有一定模糊性，所以會(huì)產(chǎn)生返工。以需求情況為依據(jù)，結(jié)合不同專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行共同商討來確定重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)、建模的精度和成果移交具體內(nèi)容等，同時(shí)經(jīng)研究確定。從精度要求角度講，每個(gè)參與方會(huì)提出不同要求，所以將全部模型的精度均確定為相同級(jí)別的做法是不可行的，比如在項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果當(dāng)中表現(xiàn)出的部分設(shè)備儀器，如果按照較高的精度進(jìn)行建模，則工作量會(huì)十分巨大，而起到的作用只是一次簡(jiǎn)單的動(dòng)畫演示?；诖?，不同部分建模精度應(yīng)分類確定，并為其它不同的參與方提出具有參考價(jià)值的解釋與建議。另外，移交的內(nèi)容同樣重要，它決定了設(shè)計(jì)需要完成的任務(wù)，所以應(yīng)細(xì)化處理移交內(nèi)容。將需求提出的項(xiàng)目周期與建模速度充分結(jié)合到一起，確定階段性與最終成果對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)日期，同時(shí)將其加入到整體項(xiàng)目計(jì)劃當(dāng)中[2]。

1.2人員及其權(quán)限與項(xiàng)目流程的確定

以項(xiàng)目計(jì)劃為依據(jù)，進(jìn)行管理及實(shí)施團(tuán)隊(duì)的組建，同時(shí)結(jié)合每一種專業(yè)的實(shí)際分布情況，分類人員及其權(quán)限，使其明確各自工作內(nèi)容。在確定了工作的具體內(nèi)容與權(quán)限之后，按照權(quán)限等級(jí)，由上至下的確定項(xiàng)目流程。

1.3管理和設(shè)計(jì)軟件的選型

使用各類軟件與平臺(tái)是采用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，先以項(xiàng)目需求與建模精度為依據(jù)，結(jié)合不同專業(yè)實(shí)際配合情況，選擇合適的軟件。選定軟件后，開始環(huán)境搭建，以軟件功能為基礎(chǔ)，確定所需人員及其權(quán)限、流程及其運(yùn)轉(zhuǎn)方式。因是將統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境作為基礎(chǔ)的，所以在運(yùn)行與管理上必須確定管理人員，同時(shí)參考企業(yè)具體情況進(jìn)行協(xié)同服務(wù)器選擇[3]。

1.4標(biāo)準(zhǔn)制定

標(biāo)準(zhǔn)是BIM技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵內(nèi)容之一，會(huì)直接影響項(xiàng)目效率。對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)，可將現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)視作參考，并結(jié)合設(shè)計(jì)院或企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。形成協(xié)同手冊(cè)后，項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)帶動(dòng)全體人員認(rèn)真執(zhí)行，保證每一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)與每一個(gè)流程均可以順利實(shí)施。第一步往往是通過組織會(huì)議傳達(dá)手冊(cè)內(nèi)容，使人們認(rèn)識(shí)到執(zhí)行手冊(cè)的重要性與必要性。然后在實(shí)際的協(xié)同設(shè)計(jì)中，需要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行定期審查，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題。最后要對(duì)手冊(cè)的執(zhí)行情況予以總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，并制定改進(jìn)計(jì)劃[4]。

2BIM在橋梁施工中的實(shí)施

項(xiàng)目施工中，對(duì)設(shè)計(jì)合理性與精確性都提出了很高要求，如果發(fā)生錯(cuò)誤，很容易使進(jìn)程中斷，產(chǎn)生返工，造成資源浪費(fèi)和進(jìn)度延后。基于此，必須做好設(shè)計(jì)成果模擬。對(duì)此，碰撞檢查就是引入BIM后能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的重要環(huán)節(jié)，盡管模型在初步設(shè)計(jì)時(shí)就完成了碰撞檢查，排除掉一系列不合理布置，然而在實(shí)際施工中，因受到方法及工藝的影響，原則上不會(huì)碰撞的也有可能碰撞。對(duì)碰撞而言，可分成靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種，其中，靜態(tài)碰撞主要用于對(duì)鋼筋和各預(yù)埋件的檢查，利用軟件確定檢查基本規(guī)則，確定碰撞合理范圍后，對(duì)檢查成果施加一定的約束與篩選，而動(dòng)態(tài)碰撞主要用于對(duì)吊裝距離等檢查，其目的在于確定設(shè)備安全進(jìn)場(chǎng)、順利通過，確定設(shè)備擺放位置是否合理，防止出錯(cuò)[5]。另外，在現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件制造過程中，也可采用BIM技術(shù)，對(duì)需要提前在工廠進(jìn)行預(yù)制加工的構(gòu)件，尤其是較為復(fù)雜的構(gòu)件，能提前實(shí)現(xiàn)安裝模擬，對(duì)構(gòu)件尺寸是否精確進(jìn)行檢驗(yàn)。而在過去的施工中，多將圖紙作為基礎(chǔ)進(jìn)行制造，使很多構(gòu)件尺寸無(wú)法滿足要求。而BIM技術(shù)將尺寸數(shù)據(jù)作為依據(jù)進(jìn)行模型建立，利用模型能對(duì)每個(gè)位置進(jìn)行模擬，特別是在復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，根據(jù)從模型中獲取的要求，采用軟件將其輸出成與工廠格式相符的文件，能直接進(jìn)行下料與制作加工。在施工現(xiàn)場(chǎng)，也可借助傾斜攝影圖片進(jìn)行場(chǎng)地模型的構(gòu)建，然后通過對(duì)填方和挖方等的預(yù)測(cè)，以及安全距離測(cè)量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布置及設(shè)備與人員等的入場(chǎng)時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，而且還能完成施工成本初步估算。

3BIM在橋梁運(yùn)營(yíng)管理中的實(shí)施

對(duì)橋梁所處健康狀況進(jìn)行檢測(cè)，是運(yùn)營(yíng)管理過程中的重要工作之一，近幾年伴隨信息技術(shù)快速發(fā)展，以及傳感器技術(shù)水平不斷提高，利用傳感器實(shí)施監(jiān)測(cè)橋梁上各部分實(shí)際情況的做法越來越成熟。在健康狀況監(jiān)測(cè)過程中，可利用傳感器對(duì)包含風(fēng)荷載、溫濕度、地震與荷載等在內(nèi)的所有變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，由傳感器采集到的所有數(shù)據(jù)，都能實(shí)時(shí)上傳至管理系統(tǒng)，再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，所得成果對(duì)橋梁未來養(yǎng)護(hù)和管理決策是有重要參考價(jià)值的[6]。以上傳統(tǒng)的以現(xiàn)有資料與數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的方法，在長(zhǎng)期工作中，難免出現(xiàn)差錯(cuò)，而且需要完成一系列復(fù)雜計(jì)算，由于數(shù)據(jù)具有不連續(xù)性和離散性，所以還會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失與重疊。此時(shí)，采用BIM技術(shù)建立實(shí)時(shí)的三維模型，能直觀顯示所有測(cè)點(diǎn)的實(shí)際布置情況，首先將模型導(dǎo)入到相應(yīng)的軟件中能完成受力分析，確定橋梁基礎(chǔ)所處受力狀態(tài)，在運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)中將其作為進(jìn)行分析評(píng)定的重要依據(jù)，然后確定測(cè)點(diǎn)布置規(guī)則，系統(tǒng)以這一規(guī)則為依據(jù)，提出具有建議性的解決方案，人員按三維空間在橋梁上開始布點(diǎn)，在布點(diǎn)的同時(shí)，模型統(tǒng)計(jì)布點(diǎn)情況，以實(shí)現(xiàn)自檢，同時(shí)模擬布點(diǎn)是否存在死角。無(wú)論是布點(diǎn)的具體位置，所用監(jiān)測(cè)設(shè)備，還是相關(guān)資源，都能通過模型來查看，并通過標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判確認(rèn)是否合格[7]。工況模擬中對(duì)BIM的應(yīng)用，可充分結(jié)合現(xiàn)有檢測(cè)數(shù)據(jù)為模擬提供協(xié)助。在交通管控中，利用攝像頭等監(jiān)測(cè)裝置，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的三維模型，然后通過模擬確定合適的交通管控措施，并根據(jù)模型上顯示出的視角，選定監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體為止。在應(yīng)力應(yīng)變的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，可根據(jù)平臺(tái)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建以歷史資料為基礎(chǔ)的模擬模型，比如最常見的變化曲線模型等，該模型能附加于主體模型當(dāng)中，以模擬情況為依據(jù)進(jìn)行預(yù)防及維護(hù)方案的提前制定，再比如應(yīng)變模型，它也是將時(shí)間軸作為基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)變未來發(fā)展情況進(jìn)行模擬，構(gòu)建達(dá)預(yù)警的模型，根據(jù)模擬時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，能對(duì)具體產(chǎn)生原因?qū)嵤┓治雠c預(yù)測(cè)。另外，對(duì)于突發(fā)情況，如船舶撞擊等，也可以采用BIM進(jìn)行模擬模型建立，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，進(jìn)而指定具有警示性作用的有效改進(jìn)方式。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為目前的新型技術(shù)，BIM已在建筑項(xiàng)目運(yùn)用多年，縱觀它在建筑業(yè)的發(fā)展，它勢(shì)必成為未來建設(shè)行業(yè)主導(dǎo)力量，但由于在橋梁領(lǐng)域的時(shí)間還較短，因缺乏經(jīng)驗(yàn)和人才缺少等方面的原因，還未能全面普及，然而，對(duì)橋梁建設(shè)，這項(xiàng)技術(shù)在每個(gè)環(huán)節(jié)都具有巨大潛力。

參考文獻(xiàn)

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作者：薛飛宇 趙賽輝  單位：招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶建工市政交通工程有限責(zé)任公司