bim技术在桥梁中的应用（bim在公路桥梁中的应用）

签阅意见写什么 BIM技术在公路桥梁设计和施工中的应用

刘勇 候征 叶锐 彭银刚

中电建路桥集团有限公司 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 中电建(广东)中开高速公路有限公司

摘 要为了减少公路桥梁设计和施工中的风险，提高施工进度，对BIM技术在公路桥梁设计和施工中的应用进行了和分析。阐述了公路传统的施工作业模式存在的风险及项目进度、安全管控等存在的弊端，介绍了基于BIM模型的施工模拟数字化平台的应用，并分析了运用施工进度模拟数字化平台的优势，了在公路桥梁设计过程中，基于BIM模型的施工模拟及管理数字化平台对缩短公路建设工期、降低成本、提高建设质量的重要意义。

关键词BIM模型公路桥梁施工模拟进度管理

基金中电建路桥集团有限公司科技项目经费资助(LQ2015-07)

近年来，随着高速公路建设项目的增多，勘察设计环境复杂，对施工技术提出了更高的要求。公路桥梁施工还面临着很多突出问题，与其他工程项目相比存在更多困难。其中，施工规模较大、构件结构复杂和外界环境因素干扰较多是导致公路桥梁工程设计和施工困难的三个主要原因。公路桥梁施工项目的整体结构复杂，并且具体构件的体积一般都比较庞大，就使得公路桥梁结构设计过程中面临着诸多困难。，由于公路桥梁在安全方面的较高要求，还必须设计好公路桥梁结构，避免实际施工结果与设计方案产生较大误差，保证公路桥梁的安全性、稳定性，这就大大增加了施工难度。，公路桥梁在施工建设的过程当中更容易受到外界环境因素的干扰，影响施工速度和桥梁质量。由此可见，由于公路桥梁设计和施工本身具有一定的困难性，寻找一种便捷可靠的技术来降低公路桥梁施工的难度，对于提高施工效率、保障桥梁质量是非常迫切而有必要的。而BIM技术既可以很好地解决公路桥梁工程施工规模大、构件困难的问题，又能更大限度地排除外界因素对施工效果的影响，因而在公路桥梁建设过程中起着尤为重要的作用。

在开平高速公路的设计和施工中，应用BIM技术，运用施工模拟及进度、安全管理的数字化平台，对施工模拟及进度、安全管理进行深入研究，并在多个工程项目中进行运用，取得了显著的效果。

1 基于BIM技术的公路桥梁施工模拟

1.1 3D碰撞检测

目前，BIM技术在三维碰撞检测中的应用越来越广泛，特别是依据BMI可视化技术，能够更加直观的对设计建模过程进行了解。通过建立BIM模型，利用软件的碰撞检测功能，定义规则，进行碰撞检测分析，不仅可以优化工程设计，而且可以消除碰撞的影响，减少公路桥梁建设过程中存在的错误，避免返工现象的出现。显而易见，常见碰撞内容复杂，种类繁多，且碰撞点很多，BIM技术的应用可以将公路桥梁建设过程中的构件以更加直观的三维模型表示出来，存储于展示模型中，模型碰撞信息采用碰撞点和标识签进行有序标识，通过结构树形式的标识签可直接定位到碰撞位置，并生成碰撞检测报告，方便快速读出碰撞点的具 置与碰撞信息。

1.2 设备运输、吊装、安装模拟

通过公路沿线设备及机械工具的三维模型，并根据现场实际情况帮助施工单位制定设备运输、吊装、安装方案，在3D虚拟环境下检查项目设计和施工能力。通过对施工计划进行模拟并为其 动画，形象生动预演设备运输安装过程中的场景，便于判断施工方案的可行性。，采用动态检测分析，可有效规避设备吊装过程中因安全净距不够引起的安全隐患，保障人身安全。通过以上检测手段，可以保证施工过程中人身和设备安全，降低施工成本，避免重复劳动和优化施工进度。

1.3 四维施工模拟

在数字化三维设计模型的基础上，通过关联时间维度，形成基于BIM的4D进度管理模型，对公路桥梁工程项目进行施工进度模拟。通过制定相应的施工进度表，对施工过程进行预演，从而对施工过程中各种材料、资源需求的了解。并对模型进行时间维度的划分，以日、周、月为项目时间维度划分单元，充分掌握对应时间维度内所需要的人、物、设备的需求情况，合理进行安排，减少物料浪费，成本损耗以及闲置资源造成的费用。也可通过制定不同的时间进度计划，优化施工进度方案，缩短施工周期，提高质量。，BIM 4D模型还可以与物联网、云技术等进行结合，让项目参与方能够随时随地了解施工现场的状况，通过施工模拟可以进行人机交互，实现施工计划、场地布置、机械操作的实时调整，确保安全施工。

1.4 基于BIM模型的施工进度管理

通过建立BIM模型将施工中所需的数据进行收集、采纳、存储，通过软件将其导入到由三维设计模型生成的I-Model文件当中，通过不同的颜色对构件或材料的采购、安装等状态进行区分，实现施工进度管理的基本功能。全专业的信息模型已经包括了设计属性、通过在模型中添加对应的工程属性信息，对材料采购、设备安装等数据与进度数据进行匹配和关联，通过浏览工具对其进行分类展示。，还可以对传统手工预算作业进行改进，通过模型中真实可靠的数据信息，提高概预算的精度及速度，改变原来粗犷式的管理 ，向精细化管理迈进，实现公路桥梁建设过程中的资源统一调配，降低施工成本、缩短工期，提高公路桥梁的建设质量。

2 具体工程应用

基于BIM技术的公路桥梁施工模拟软件平台的应用是根据依托工程实际，依托工程为中开高速公路某标段。该中开高速公路全线总长152.251km(其中主线中山段45.846km，江门段85.597km，小榄支线20.808km)，项目批复估算265.17亿元，主线起于中山市东部横门岛，与拟建深中通道相接，终点位于江门恩平市，在凤山与已建开阳高速公路相交(对接高明至恩平高速公路)。项目全线桥梁96424.506m/115座，桥梁占路线总长的63.33%设隧道1座634m设互通式立体交叉共35处，其中中山段11处，江门段16处，小榄支线8处。根据工程的实际需求并结合软件功能充分发挥软件在施工管理环节的优势，以下以中开高速公路某标段为例介绍BIM技术在工程中的应用。

2.1 碰撞检测

应用三维软件中的碰撞检测功能，对协同设计建立的建构筑物、设备、路基、路面、水工管线、接地网等三维模型进行碰撞检查操作。将不同专业的信息模型参考到同一模型中，可以根据需要灵活选择被校验对象，灵活设定校验规则，进行碰撞检查，检测完成后还可生成检测结果报表，便于设计人员查阅核对，准确查找到相应的位置，直接在模型内通过对移动管线的位置对碰撞管道进行修改，操作较为简单易行，从而提高设计图纸质量和施工效率。

2.2 动态施工模拟

采用该平台中施工模拟功能，对该公路施工中材料、设备的运输、安装及吊装开展三维模拟，如图1所示。通过调用软件中丰富的运输车辆及吊车模型库，实时查看运输安装及吊装过程中的吊车或设备的碰撞情况，从而确保现场施工方案可行、避免施工风险。还可调用库中临时设备(如脚手架)对施工过程进行真实预演，充分发挥软件的优点，指导现场施工。

图1 中开高速公路BIM模型 下载原图

2.3 4D施工模拟

本标段将全线三维模型与施工进度计划相链接，将进度计划数据导入软件中，将空间三维信息与时间信息进行关联整合，形在一个可视的4D模型，将进度进行分解深化，采用关键路径法优化施工路径，调整资源分配，建立临时工作和施工逻辑组织图，并通过施工方案预演的方式，对4D模型进行不断迭代更新，直观、精确地反映整个建设过程，形成最终的施工方案，指导施工全过程。

2.4 BIM技术进度管理

形成完整的4D施工模拟方案后，在本标段公路施工过程中将进度、资源、成本等现场实时数据进行录入，对现场施工过程进行实时追踪，通过动态展示各施工阶段的实际进度与计划的对比关系，实现进度偏差和冲突分析及预警，形成进度对比分析报告，优化施工方案。，软件还可以指定任意日期，自动进行工程量等相关数据的统计，并与实际进行对比，进行资源对比分析。

2.5 BIM技术安全检查

安全检查包括日常检查、隐患排查、检查清单。对于日查检查是对某个部位的检查，此处需选择单位工程。新建日常检查时，当前状态是发现状态，填写相关检查内容、上传附件。发送给签阅或者整改人。如图2所示为日常检查新建页面。

图2 日常检查新建页面 下载原图

对于安全检查中发现的隐患，需要对其进行排查。在BIM模型页面中，签阅是对本消息的阅读，可以多送多个签阅用户。若发现者未指定整改人，某位签阅用户指定整改人后，进入整改环节，其他签阅人只能发表签阅意见。若发起者能确定整改人，可以指定整改人与签阅人。直接指定整改用户，流程进入整改环节，签阅人阅知此消息，发表签阅意见。若发起人不能确定整改人，可发起签约，有多人签约人中的一名签约人指定整改人，流程进入整改环节。

2.6 移动终端现场管理

本标段基于公路数字化模型和远程移动终端访问技术，借助于ipad、iphone等移动终端设备，可以及时有效的获得整个项目的设计数据，可以及时将修改意见回传到服务器，相关人员可以方便的获取现场的数据信息，并及时地完成设计变更。避免任何一个环节出现问题给施工和进度质量带来影响。

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基于BIM技术的公路施工模拟及进度管理数字化平台可以突破传统模式的限制，给项目进度管理带来不同的体验，可提升全过程协同的效率，优化施工方案，加快工程建设进度，提高工程设计和施工质量。中开高速公路在该平台的应用上已取得了阶段性成果，后续将重点工作将深入研究过程中资金管理在施工模拟平台中的运用，通过对施工模拟及进度、安全管理数字化平台的不断应用及探讨，提升施工管理质量，节省资金和时间，拓展BIM+智慧工地的管理思路。

参考文献

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