BIM技术在桥梁施工阶段的应用分析

1、北京市高级专业bim 技术在桥梁施工阶段的应用分析建筑信息模型(bim)技术正在引发工程建设领域的一场彻底的技术变革， 基于 bim 技术，对设计方可实现集成化设计、优化设计、创新设计等，对施工 方也可带来极大的价值1.桥梁施工采用 bim 技术的价值分析（一）对设计方案和设计图纸的复合。由于用于施工的 bim 模型是各专业的集成模型，各模型组装在一起后就 可以进行不同专业模型之间的碰撞检查，这样就可以及时发现设计问题，同时， 施工方还可通过整体模型了解整个设计意图，考虑施工的可行性，以便及时协调 方案的修改，降低施工难度和成本。（二）施工方案的可视化。可以方便地将 3d 设计模型与施工计划、

2、材料成本等进行关联，形成施工 信息模型，该模型可以动态地模拟施工过程，施工人员可以方便地从视觉上检查 施工方案的可行性、正确性，或者比较不同的施工计划，优化和选择最佳施工方 案以控制施工风险、降低施工成本。另外，施工模型还是各参与方交流的重要手 段，通过模型演示施工流程，便于各参与方了解各阶段的工作。（三）为业主提供完整的竣工模型。在施工阶段中对设计模型不断扩充施工信息，如施工计划、材料信息、供 应商信息等等，在施工完成后，还可对将竣工图纸保存到 bim 模型中，这就形 成了业主真正需要的竣工模型，便于后续的运营维护工作。2.bim 技术在施工阶段的难点分析（一）完建立精确的、完整的三维设计模

3、型，并交付给施工阶段。由于三维设计是一个集成化设计，需要将各专业或各分包商的设计模型组 装在一起以形成完整的设计模型，因此，既要考虑选择适合各专业设计要求的三 维设计软件，又必须考虑个专业软件的文件格式，各专业完成的子模型必须格式 一致或数据兼容，这样才便于模型的组装。（二）施工资料的管理与使用。施工项目规模大，涉及到设计、监理、施工、供应商、分包商等众多单位， 彼此之间的信息沟通十分复杂，产生的文件和数据数量惊人，图纸、说明书、报 表、合同、变更单、施工计划表等，包含的信息量大，如何高效地传递并保证权 限受控、版本一致、历史记录有据可查，是必须要解决的问题。（三）参与方的协同工作管理。参与方

4、众多，而且可能工作地点不同，既有内业工作，也有现场工作，如页脚内容 1北京市高级专业何保证在不同办公地点、不同单位的所有人员能够协同高效地工作，并且基于统 一的 bim 模型，完成整个施工阶段，形成完整地竣工 bim 模型，这种工作模式 的改变是采用 bim 技术施工必须考虑的问题。（四）施工控制、监测。桥梁施工技术复杂，风险大，既需要考虑利用 bim 技术模拟施工过程和 施工现场，以降低施工风险和成本，也应对某些特定结构的施工进行监测，及时 发现施工中的问题，并利用 bim 模型进行分析，比较与设计模型的误差，及时 调整构件的制造尺寸、施工位移等。3.bentley 面向桥梁施工领域的解决方

5、案bentley 面向桥梁施工的大致实施流程如下：1. 利用各类建模工具重建桥梁的三维模型；2. 将各专业建立的三维模型组装成 i-model 格式的总体模型；3. 利用 projectwise 管理施工项目的所有相关文档和模型；4. 制订施工计划，利用 microstation 等软件对三维模型按施工阶段 进行分割；5. 将分割后的模型与相关的施工信息进行关联，形成虚拟施工模型； 6. 基于施工模型进行施工模拟、施工分析、施工管理等。以下是 bentley 面向桥梁施工领域解决方案的总体构架图：4.本项目 bim 应用核心问题的解决方案（一）桥梁 bim 模型的重建。由于设计阶段没有采用 b

6、im 技术，设计方不能提供该桥的三维模型。该 桥的结构形式较为复杂，主跨为钢箱梁单跨悬索桥，主塔为门式框架结构，引桥 为连续箱梁和连续刚构，因此，本桥将使用多种工具软件来建立三维模型。1） 使用 powercivil 作为模型的总装平台powercivil 是 bentley 土木行业的 bim 平台，利用 powercivil 可 建立地面数字模型、路线三维模型等，在 powercivil 中确定个墩台位置等， 其他工具建立的子模型将按路线位置、墩台位置组装在一起，最终形成完整的由 桩号高程信息的桥梁三维模型。2） 使用 microstation 建立主跨模型microstation 是一个

7、通用的信息建模工具，利用 microstation 可 以创建该桥特定结构的建模，如主跨钢箱梁、索结构等。页脚内容 2北京市高级专业以下是安徽省交通规划设计院利用 microstation 完成的部分箱梁模型 和图纸。3） 使用 bridgemaster 建立连续箱梁及连续刚构引桥模型利用 bridgemaster 可以很快地在二维上完成连续箱梁和连续刚构的 详细设计，并可直接将设计模型输出到 powercivil 中自动生成桥梁构造和钢 束模型，如下图：4） 使用 proconcrete 建立三维普通钢筋模型proconcrete 是一个参数化的三维配筋软件，可实现任意混凝土结构 的三维配筋

8、模型的建立，并可做碰撞检查。5） 利用 prosteel 可进行钢结构的设计prosteel 可以完成钢结构的三维建模、计算分析和详图。由于 bentley 的这些建模工具全部生成的是 dgn 模型文件，所以模型组 装和数据互用不存在问题。5.施工资料管理本项目涉及的文件、图纸、模型、说明书、合同、变更单、施工进度计划 等繁多，通过 projectwise 可以保证所有资料分类管理、高效传递、权限受 控、版本一致、历史记录有据可查。类资料还可以方便地发布到 web 端或移动设备端，便于业主等相关人员 的查看。在施工现场也可方便地通过移动设备查看、查找相关资料。6.参与方的协同工作管理施工项目涉

9、及到业主、设计方、监理、供应商、分包商等众多单位，如何 让项目信息在各方准确及时地传递，如何让各方按照规定的步骤、模式去协同工 作，避免合作上的问题，提高合作效率，这是项目实施过程中必须考虑的问题。 以前的交流合作主要基于图纸和相关文件，而且是相互之间多对多的交流配合方 式，采用 bim 技术后，各方可以基于整个项目的 bim 模型来进行沟通和合作。 projectwise 为参与方提供了一个协同平台，其管理的内容核心就是项目的 bim 模型，所有参与方可通过 projectwise 共享项目的 bim 模型，并以此为 中心进行沟通，从而保证了信息的一致性、及时性、准确性，实现工作的协同， 提

10、升了工作效率。7.碰撞检查利用 navigator 可以浏览整个三维模型，并可对各子模型之间进行碰撞 检查，也可对内部的钢筋、钢束之间进行碰撞检查。在施工前通过碰撞检查，可 提前发现设计存在的问题。页脚内容 3北京市高级专业8.施工进度模拟和分析将构建的三维模型与预定的施工计划进度进行挂接，在 navigator 中就 可以进行 4d 施工模拟，借此就可以验证施工进度计划的可行性、分析施工计划 进度存在哪些问题和矛盾，如果再与材料成本进行连接，就可以比较不同施工方 案的费用，从而降低整个施工成本。9.施工现场管理利用 microstation 等软件，可以建立施工现场的模型，模拟工地的现 场情

11、况，规划施工设备的出入场地方案。还可对大型机械运行的空间进行分析， 以便确定机械设备的安全运行空间，避免施工设备的相互干扰。10.工程算量和成本管理项目成本的控制已成为工程建设企业迫切需要解决的问题，传统的技术手 段主要依靠手工，根据图纸及相关报表来大致估算，由于图纸数量巨大，相互之 间没有详细的关联信息，要精确计算是不可能的。基于 bim 技术建立整个设计 模型后，通过模型的组成构件及其详细的工程属性，就可以精确地计算出设计模 型的工程数量，结合定额软件，也可计算出施工阶段的材料实际消耗量。通过精 确算量，就可以精确采购，限额领料，从而降低采购成本，避免不必要的余量库 存。利用 micros

12、tation 和 powercivil 可以精确地计算出构件的材料数 量、土石方量等。11.施工控制和施工监测rmbridge 是世界顶尖的桥梁结构计算分析软件，广泛为世界各国的桥梁 设计、咨询、施工及检测加固单位所使用，其中使用 rm 进行设计施工比较著名 的悬索桥有：瑞士的 hogakusten 桥（主跨 1200m）;挪威的 hardanger 桥 （主跨为 1310m）；意大利的默西拿跨海大桥（主跨 3300m）中国的四渡河特 大桥(主跨为 900m)。 结构线形控制、应力控制和稳定性控制是大型桥梁尤其 是悬索桥施工控制和检测的重点。rmbridge 具有施工控制模块、风力计算模块 和高效的几何线形非线性计算引擎，能够充分满足大型桥梁的施工控制和监测任 务。在 rmbridge 的施工控制模块，能够准确计算装配顺序、设计荷载影响下 结构的位移和变形，主要功能特点有：a）当前阶段的结构内力和位移是以上一阶段变形后为计算起点，并能对实际变形的结构进行大位移几何非线性迭代分析，从而能够准确的连续监控和 计算跟踪整个施工装配过程；b） 可以将结构的制造形状（无应力形状）作为荷载加入结构非线性几何 迭代运算中，以正确考虑结构形状和制造误差对结构施工线性的影响；c） 对施工装配中不同阶段直接的面面对接