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摘要：bim技術(shù)在鐵路橋梁施工中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，只有合理進(jìn)行應(yīng)用，才能提高施工管理水平。基于此，先對(duì)BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，再從設(shè)計(jì)復(fù)核、碰撞檢查、工序模擬、成本管理、協(xié)同管理等方面，對(duì)BIM技術(shù)在鐵路橋梁施工管理中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；施工管理；模擬；可視化；仿真

0引言

鐵路橋梁施工具有一定的復(fù)雜性，需要構(gòu)建完善的管理方案，對(duì)工程實(shí)施全過程進(jìn)行管理，以使鐵路橋梁能夠順利完成施工。將BIM技術(shù)應(yīng)用在施工管理中，可使橋梁模型構(gòu)建更加地完善，便于對(duì)模型準(zhǔn)確性進(jìn)行監(jiān)督，保障各部分橋梁構(gòu)件具有良好的銜接性，提高鐵路橋梁施工的效率。

1鐵路橋梁施工管理中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1可視化

鐵路橋梁結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，僅僅通過施工圖紙難以對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行掌握，且不利于施工管理工作的進(jìn)行。通過BIM技術(shù)可以提高鐵橋梁施工的可視化水平，使橋梁各部分構(gòu)件的組成、位置等更加地明確，便于對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提高橋梁結(jié)構(gòu)的完整性。通過BIM技術(shù)可以將鐵路橋梁模型進(jìn)行立體化，將橋梁直觀展現(xiàn)在設(shè)計(jì)者面前，提高橋梁結(jié)構(gòu)處理的效率。鐵路橋梁可視化后，可以增強(qiáng)各個(gè)構(gòu)件之間的聯(lián)系，使各個(gè)構(gòu)件具有良好的受力效果，提高橋梁構(gòu)件的綜合運(yùn)用水平。采用可視化設(shè)計(jì)可以使設(shè)計(jì)者思路更加地清晰，能提高鐵路橋梁設(shè)計(jì)方案的可行性，保障橋梁能夠順利地完成建造[1]。

1.2協(xié)調(diào)性

鐵路橋梁設(shè)計(jì)過程中，需要采用分工設(shè)計(jì)的方式，一旦設(shè)計(jì)人員技術(shù)溝通不當(dāng)，將會(huì)影響到設(shè)計(jì)之間的連接，造成施工圖紙無法準(zhǔn)確地進(jìn)行銜接，導(dǎo)致橋梁整體協(xié)調(diào)性下降。BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)服務(wù)功能，可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)者之間的溝通，避免橋梁設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生碰撞問題，保障橋梁設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行。通過BIM技術(shù)可以生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)計(jì)內(nèi)容出現(xiàn)變更后，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)將會(huì)發(fā)生變化，并可確定變更的影響范圍，通知其他設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改，進(jìn)而提高鐵路橋梁設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性。

1.3模擬性

通過BIM技術(shù)建立鐵路橋梁模型，通過模型可對(duì)橋梁實(shí)際情況進(jìn)行模擬。模擬過程主要集中在設(shè)計(jì)階段，可對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的可靠性進(jìn)行分析，保證橋梁各個(gè)部分設(shè)計(jì)的合理性，使設(shè)計(jì)圖紙能夠正常投入使用。另外，通過對(duì)橋梁模型進(jìn)行模擬，可以對(duì)橋梁造價(jià)進(jìn)行控制，能夠?yàn)楣こ坦?jié)約一定成本，提高鐵路橋梁項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

1.4優(yōu)化性

將BIM技術(shù)應(yīng)用在鐵路橋梁施工后，有助于橋梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化，提高橋梁設(shè)計(jì)的合理性。BIM模型可以提供建筑的實(shí)際存在信息，一方面，可以降低建筑設(shè)計(jì)的難度，便于對(duì)建筑設(shè)計(jì)信息進(jìn)行掌握，避免建筑設(shè)計(jì)信息發(fā)生缺失。另一方面，可以為復(fù)雜項(xiàng)目提供優(yōu)化的可能性，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的制約，形成良好的優(yōu)化效果。

1.5可出圖性

基于BIM技術(shù)對(duì)鐵路橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以對(duì)整體設(shè)計(jì)情況進(jìn)行匯總，保障橋梁設(shè)計(jì)的完整性。設(shè)計(jì)人員通過BIM軟件對(duì)橋梁各部分設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)用，將三維立體模型輸出，可將橋梁模型進(jìn)行展示，并且生成對(duì)應(yīng)的圖紙，進(jìn)而形成良好的出圖效果。

2鐵路橋梁施工管理中BIM技術(shù)具體應(yīng)用

2.1設(shè)計(jì)復(fù)核

BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)復(fù)核中具有重要應(yīng)用，有助于設(shè)計(jì)的全面審查，提高橋梁設(shè)計(jì)的合理性。通過BIM技術(shù)可以建立橋梁的信息模型，通過各種信息對(duì)橋梁設(shè)計(jì)過程進(jìn)行完善，使橋梁設(shè)計(jì)與實(shí)際參數(shù)相符。為了保證橋梁設(shè)計(jì)的合理性，需要做好設(shè)計(jì)復(fù)核工作。由BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)可靠性進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在設(shè)計(jì)檢測(cè)過程中會(huì)生成檢查報(bào)告，報(bào)告可以給出一定的修改意見。對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行整合，便可順利地對(duì)橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。設(shè)計(jì)復(fù)合采用循環(huán)檢測(cè)的方式，對(duì)鐵路橋梁設(shè)計(jì)的整體情況進(jìn)行掃描，可確定橋梁設(shè)計(jì)中的不合理之處，并且對(duì)其進(jìn)行記錄，使橋梁設(shè)計(jì)情況能夠得到有效地識(shí)別。因此，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)復(fù)核中具有關(guān)鍵性作用，可以對(duì)建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行控制，進(jìn)而生成有效的設(shè)計(jì)圖紙[2]。

2.2施工碰撞檢查

將BIM模型與虛擬顯示技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)施工碰撞檢測(cè)，對(duì)施工過程進(jìn)行模擬，使施工手段更加的完善。以墩身施工為例，通過碰撞檢查可以對(duì)橋梁部件進(jìn)行檢測(cè)，如鋼筋、預(yù)埋件等，避免構(gòu)件的相對(duì)位置受到影響，保障橋梁構(gòu)建位置的準(zhǔn)確性。若鐵路橋梁構(gòu)件之間存在相互干擾現(xiàn)象，構(gòu)件的相對(duì)位置發(fā)生變化，將會(huì)引起橋梁整體構(gòu)件發(fā)生改變，導(dǎo)致施工過程產(chǎn)生碰撞問題。通過BIM實(shí)施碰撞檢查，可以將橋梁構(gòu)件立體化地進(jìn)行展示，使構(gòu)件相對(duì)位置更加直觀。碰撞檢查一般采用3D模擬的方式，它可以清晰地將構(gòu)件的碰撞情況進(jìn)行再現(xiàn)。此外，還可以對(duì)構(gòu)件變更情況進(jìn)行驗(yàn)證，使碰撞問題得到有效地修正。

2.3工程量計(jì)算

通過BIM模型可以對(duì)鐵路橋梁工程量進(jìn)行計(jì)算，確定工程對(duì)材料的消耗情況，使工程量得到全面地統(tǒng)計(jì)。鐵路橋梁施工過程中，需要使用大量的材料，且應(yīng)用的材料種類眾多，若依賴人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)，而且會(huì)降低統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了提高統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可應(yīng)用BIM模型，建立設(shè)計(jì)與材料之間的關(guān)系，通過橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)對(duì)材料使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且生成工程量清單。工程量清單可包括材料的名稱、規(guī)格、數(shù)量、型號(hào)等。工程量計(jì)算會(huì)影響到工程造價(jià)的準(zhǔn)確性，需要合理對(duì)BIM模型進(jìn)行應(yīng)用。可采用revit插件進(jìn)行建模，由GFC插件實(shí)現(xiàn)工程量轉(zhuǎn)換，進(jìn)而對(duì)工程量進(jìn)行精準(zhǔn)地統(tǒng)計(jì)，保障工程量的統(tǒng)計(jì)及計(jì)算效率[3]。

2.4可視化交底

鐵路橋梁施工過程較為復(fù)雜，對(duì)于重點(diǎn)問題交底工作難以實(shí)施，施工方案?jìng)鬟f效果較差，容易導(dǎo)致施工過程出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)可視化交底，通過4D虛擬動(dòng)畫技術(shù)對(duì)施工方案進(jìn)行展示，可使交底工作能夠順利地進(jìn)行。可視化交底主要流程如下：選擇需要交底的工程模型，結(jié)合4D技術(shù)將橋梁模型加工成動(dòng)畫的形式，使施工過程能夠更加直觀地進(jìn)行展示，便于施工方對(duì)施工方案進(jìn)行了解。對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，對(duì)施工方案進(jìn)行拆解，將施工過程進(jìn)行流程化，便于對(duì)施工過程進(jìn)行分配，提高可視化交底的效率。分清交底的重點(diǎn)與難點(diǎn)，該部分的動(dòng)畫需要著重進(jìn)行展示，并且詳細(xì)地進(jìn)行說明，以保障施工的質(zhì)量。

2.5工序模擬

通過BIM技術(shù)可以對(duì)鐵路橋梁施工工序進(jìn)行模擬，保障施工方案的可靠性，對(duì)施工方案進(jìn)行驗(yàn)證。工序模擬主要流程如下：明確施工方案，通過BIM模型對(duì)施工過程進(jìn)行模擬，以此來確定施工方案的可行性，保障橋梁施工能夠順利實(shí)施，提高施工方案的有效性。對(duì)施工過程中存在的安全隱患進(jìn)行模擬，確定安全隱患的影響范圍，并且探究解決安全隱患的方法，以工序模擬的方式進(jìn)行驗(yàn)證，使安全隱患能夠及時(shí)消除。對(duì)施工工序的效率進(jìn)行分析，保障施工過程易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)工序?qū)嵤┬ЧM(jìn)行檢驗(yàn)[4]。例如：在預(yù)制構(gòu)件時(shí)，需要對(duì)吊裝方法進(jìn)行驗(yàn)證，避免吊裝過程中出現(xiàn)安全隱患，使吊裝過程能夠安全進(jìn)行。還可對(duì)吊裝點(diǎn)進(jìn)行模擬，保證吊裝受力的合理性，進(jìn)而保障吊裝作業(yè)的合理性。

2.6進(jìn)度管理

通過BIM技術(shù)可以對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管理，將時(shí)間因素考慮在施工過程中，可提高對(duì)施工進(jìn)度的控制能力。施工進(jìn)度管理流程如下：確定橋梁工程的工程量，通過工程量來制定施工計(jì)劃，并且結(jié)合施工人員的技術(shù)水平，保障施工過程能夠順利地完成。合理地施工計(jì)劃進(jìn)行安排，通過BIM模型對(duì)工程能否按時(shí)完成進(jìn)行驗(yàn)證，以確定施工方案的合理性，使施工方案能按照計(jì)劃完成。注重施工方案的分配，既要合理地進(jìn)行分工，又要注重施工人員之間的配合，保障施工過程的整體效率，提高施工計(jì)劃的合理性。通過BIM軟件對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)督，將橋梁工程完成情況輸入到軟件中，將實(shí)際施工情況與計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，對(duì)施工計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行分析，便于對(duì)進(jìn)度管理過程進(jìn)行完善。

2.7成本管理

通過BIM技術(shù)可以進(jìn)行成本管理，對(duì)鐵路橋梁施工的造價(jià)進(jìn)行評(píng)估，提高施工造成的準(zhǔn)確性。成本管理主要流程如下：首先，對(duì)工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為橋梁工程造價(jià)提供依據(jù)。通過這種方式，可以提高橋梁造價(jià)的準(zhǔn)確性，降低施工材料的采購成本。其次，鑒于BIM模型并不具備造成模型信息，需要人工將造價(jià)信息輸入到BIM模型中，以便其自動(dòng)對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使工程造價(jià)結(jié)果更加地可靠。然后，工程造價(jià)需要與施工進(jìn)度連接起來，動(dòng)態(tài)地對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行模擬，以對(duì)施工材料用量進(jìn)行直觀地展現(xiàn)，使造價(jià)評(píng)估過程更加地直觀，并從工程整體角度對(duì)造價(jià)進(jìn)行認(rèn)識(shí)。最后，需要對(duì)成本造成進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)施工材料的使用情況進(jìn)行控制，在保障工程質(zhì)量的情況下防止施工材料用量超出使用限定，進(jìn)而保障施工成本管理的嚴(yán)格性。

2.8施工質(zhì)量控制

通過BIM技術(shù)可以對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，保障施工技術(shù)能夠正確使用，進(jìn)而對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行把控。施工質(zhì)量控制過程如下：首先，根據(jù)BIM模型確定工程中需要應(yīng)用的技術(shù)，將技術(shù)與BIM模型進(jìn)行綁定，以通過BIM模型對(duì)橋梁施工過程進(jìn)行指導(dǎo)，保障技術(shù)使用的正確性。通過這種方式，還可以明確技術(shù)的應(yīng)用范圍，迅速地確定技術(shù)的適用性，提高橋梁施工的效率。其次，制定定期審核計(jì)劃，對(duì)技術(shù)施工情況進(jìn)行監(jiān)督，確保技術(shù)應(yīng)用的合理性，保障技術(shù)能夠按照計(jì)劃進(jìn)行實(shí)施，在技術(shù)層面對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制。最后，需要做好技術(shù)分類工作，同時(shí)確定技術(shù)的復(fù)雜性，明確技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，以避免施工過程中出現(xiàn)差錯(cuò)，使技術(shù)得到有效地應(yīng)用，提高對(duì)施工質(zhì)量的控制效果。

2.9協(xié)同管理

2.9.1協(xié)同工作環(huán)境。在協(xié)同管理過程中，需要做好工作環(huán)境的協(xié)同工作，將模型信息存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，為BIM模型管理過程提供便利。協(xié)同工作環(huán)境管理流程如下：首先，對(duì)BIM的專有文件進(jìn)行構(gòu)建，使BIM管理模式更加地完善，以保障鐵路橋梁模型信息的統(tǒng)一性，使BIM軟件工作環(huán)境具有協(xié)調(diào)性。其次，需要做好資源文件的管理。通過BIM技術(shù)構(gòu)建的橋梁模型具有較多的資源文件，如造價(jià)信息、技術(shù)信息等。這些信息需要與BIM模型構(gòu)建關(guān)系，使文件資源能夠與BIM模型形成掛接關(guān)系，這樣便可通過BIM模型對(duì)資源信息進(jìn)行調(diào)用，進(jìn)而確定造價(jià)、技術(shù)等信息，對(duì)BIM模型的功能進(jìn)行擴(kuò)展。最后，做好資源庫的管理工作，保障資源庫具有充足的空間，提高BIM模型應(yīng)用的可靠性，使資源空間能夠得到協(xié)同分配。2.9.2協(xié)同工作方法。在明確協(xié)同工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步建立集橫向?qū)I(yè)與縱向階段于一體的協(xié)同化工作體系。其中，在基于BIM技術(shù)進(jìn)行橫向?qū)I(yè)方面的協(xié)同工作時(shí)，可將同類工程的模型資料作為參考對(duì)象，避免改動(dòng)其他的專業(yè)模型。而在進(jìn)行縱向階段的協(xié)同工作時(shí)，則需要站在多方參與的角度對(duì)外部模型進(jìn)行參考。在此前提下，再對(duì)相應(yīng)的模型屬性進(jìn)行調(diào)整或增加。在協(xié)同工作中，還應(yīng)掌握文件與數(shù)據(jù)兩級(jí)管理的技術(shù)方法。具體來講，對(duì)于文件數(shù)據(jù)，可將系統(tǒng)文件管理平臺(tái)作為主要管理工具；對(duì)于模型構(gòu)件，可將專業(yè)工程結(jié)構(gòu)樹作為管理工具。實(shí)踐時(shí)，可在兩種工具之間建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以此實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的協(xié)同共享。除此之外，為了確保BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮貫穿于鐵路橋梁工程的施工全周期，還需要建立相應(yīng)的頂層管理節(jié)點(diǎn)，并以單入口、多分支的方式，將工程各部分、各階段的數(shù)據(jù)信息串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，并不斷進(jìn)行BIM模型及施工方案的調(diào)整與完善。2.9.3從參數(shù)化到智能化。所謂“參數(shù)化”，即將物體的空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為具體數(shù)據(jù)，并輸入到BIM平臺(tái)當(dāng)中。這樣一來，通過改變不同模型指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)，即可對(duì)模型整體的結(jié)構(gòu)、形狀、方位等進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到修改設(shè)計(jì)方案、滿足工程需求的目的。從目前來看，在鐵路橋梁工程的施工規(guī)劃與技術(shù)實(shí)踐中，可結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和編程技術(shù)，賦予參數(shù)化模型以自主檢查、自動(dòng)優(yōu)化的能力，具體如強(qiáng)化學(xué)習(xí)、退火算法等。這樣一來，最優(yōu)化BIM模型的生成將更加快捷、精準(zhǔn)，相應(yīng)的人力成本、時(shí)間成本也能得到大幅縮減。

2.10施工環(huán)境仿真

BIM技術(shù)具有環(huán)境仿真功能，可以對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行模擬，并結(jié)合BIM模型，可對(duì)鐵路橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。施工仿真分析具有較多的數(shù)據(jù)量，如進(jìn)度計(jì)劃信息、工程量信息等，需要將這些信息元素放到BIM模型中，構(gòu)建完善的仿真環(huán)境，進(jìn)而完成施工環(huán)境的模擬與構(gòu)建。通過施工仿真可以確定施工方案的可行性，從眾多方案中選擇適應(yīng)環(huán)境的方案。通過這種方式，可以提高施工方案的合理性，進(jìn)而提高鐵路橋梁施工的質(zhì)量。將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，可以讓BIM模型與鐵路橋梁的實(shí)際空間坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，使BIM模型更加地貼近與橋梁施工實(shí)際情況，進(jìn)而對(duì)鐵路橋梁進(jìn)行實(shí)景展現(xiàn)。

3結(jié)論

綜上所述，BIM技術(shù)在鐵路橋梁施工中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，可以提高橋梁設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，使橋梁結(jié)構(gòu)更加的完善，保障橋梁設(shè)計(jì)的質(zhì)量。通過BIM技術(shù)可以對(duì)橋梁施工進(jìn)行全方位的管理，對(duì)設(shè)計(jì)、進(jìn)度、成本等進(jìn)行管理，能夠?yàn)楣芾聿呗缘膶?shí)施提供支持，使橋梁設(shè)計(jì)方向更加的合理，進(jìn)而保障鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

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作者:薛超 單位:中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司