BIM技術在橋梁施工中的應用

1、一、一、BIM 技術在施工階段的應用分析技術在施工階段的應用分析1.1 橋梁施工采用橋梁施工采用 BIM 技術的價值分析技術的價值分析建筑信息模型(BIM)技術正在引發(fā)工程建設領域的一場徹底的技術變革，基于 BIM 技術,對設計方可實現(xiàn)集成化設計、優(yōu)化設計、創(chuàng)新設計等,對施工方也可帶來極大的價值，具體主要體現(xiàn)在：（1） 對設計方案和設計圖紙的復核由于用于施工的 BIM 模型是各專業(yè)的集成模型，各模型組裝在一起后就可以進行不同專業(yè)模型之間的碰撞檢查，這樣就可以及時發(fā)現(xiàn)設計問題，同時,施工方還可通過整體模型了解整個設計意圖，考慮施工的可行性,以便及時協(xié)調(diào)方案的修改，降低施工難度和成本.（2） 施工

2、方案的可視化可以方便地將 3D 設計模型與施工計劃、材料成本等進行關聯(lián)，形成施工信息模型，該模型可以動態(tài)地模擬施工過程，施工人員可以方便地從視覺上檢查施工方案的可行性、正確性，或者比較不同的施工計劃，優(yōu)化和選擇最佳施工方案以控制施工風險、降低施工成本.另外，施工模型還是各參與方交流的重要手段，通過模型演示施工流程，便于各參與方了解各階段的工作。（3） 為業(yè)主提供完整的竣工模型在施工階段中對設計模型不斷擴充施工信息,如施工計劃、材料信息、供應商信息等等，在施工完成后，還可對將竣工圖紙保存到 BIM 模型中，這就形成了業(yè)主真正需要的竣工模型，便于后續(xù)的運營維護工作。1.2 BIM 技術在施工階段應

3、用的難點分析技術在施工階段應用的難點分析（1） 建立精確的、完整的三維設計模型，并交付給施工階段由于三維設計是一個集成化設計，需要將各專業(yè)或各分包商的設計模型組裝在一起以形成完整的設計模型，因此,既要考慮選擇適合各專業(yè)設計要求的三維設計軟件，又必須考慮個專業(yè)軟件的文件格式，各專業(yè)完成的子模型必須格式一致或數(shù)據(jù)兼容，這樣才便于模型的組裝。（2） 施工資料的管理與使用施工項目規(guī)模大,涉及到設計、監(jiān)理、施工、供應商、分包商等眾多單位，彼此之間的信息溝通十分復雜,產(chǎn)生的文件和數(shù)據(jù)數(shù)量驚人，圖紙、說明書、報表、合同、變更單、施工計劃表等，包含的信息量大，如何高效地傳遞并保證權限受控、版本一致、歷史記錄有

4、據(jù)可查，是必須要解決的問題。（3） 參與方的協(xié)同工作管理參與方眾多,而且可能工作地點不同，既有內(nèi)業(yè)工作，也有現(xiàn)場工作，如何保證在不同辦公地點、不同單位的所有人員能夠協(xié)同高效地工作，并且基于統(tǒng)一的 BIM 模型，完成整個施工階段,形成完整地竣工 BIM 模型，這種工作模式的改變是采用 BIM 技術施工必須考慮的問題。（4） 施工控制、監(jiān)測橋梁施工技術復雜，風險大，既需要考慮利用 BIM 技術模擬施工過程和施工現(xiàn)場，以降低施工風險和成本，也應對某些特定結構的施工進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)施工中的問題，并利用 BIM 模型進行分析，比較與設計模型的誤差，及時調(diào)整構件的制造尺寸、施工位移等.二、二、Bentl

5、ey 面向橋梁施工領域的解決方案面向橋梁施工領域的解決方案Bentley 面向橋梁施工的大致實施流程如下:1.ZS34273 85E1 藡 33827 8423 萣 29893 74C5 瓅 mT2.利用各類建模工具重建橋梁的三維模型；3.將各專業(yè)建立的三維模型組裝成 imodel 格式的總體模型；4.利用 ProjectWise 管理施工項目的所有相關文檔和模型；5.制訂施工計劃，利用 MicroStation 等軟件對三維模型按施工階段進行分割；6.將分割后的模型與相關的施工信息進行關聯(lián),形成虛擬施工模型；7.基于施工模型進行施工模擬、施工分析、施工管理等。以下是 Bentley 面向橋梁

6、施工領域解決方案的總體構架圖：主要相關產(chǎn)品功能如下：軟件名稱軟件名稱功能簡介功能簡介MicroStation (二維繪圖及三維信息建模平臺）世界一流的二維/三維圖形環(huán)境。PowerCivil （道路橋隧三維設計軟件）支持路線、場地、勘測、給排水、橋梁、隧道等的三維設計建模軟件。ProConcrete（鋼筋混凝土二三維詳細設計與出圖軟件)一款專業(yè)的鋼筋混凝土詳細設計和鋼筋表生成的二維/三維軟件，為鋼筋混凝土結構配筋設計提供了一種完全交互式、參數(shù)化的設計和數(shù)量統(tǒng)計工具.Prosteel (鋼結構設計軟件）鋼結構構件設計建模軟件35166 895E 襞%L36868 9004 逄40524 9E4C

7、 鵪21771 550B 唋-BridgeMaster （橋梁設計出圖軟件）二維常規(guī)橋梁及箱型橋梁設計出圖軟件,可輸出橋梁模型到 PowerCivil 以自動生成橋梁的三維模型.ProjectWise(工程項目信息管理及協(xié)同設計平臺）BentleyNavigator三維協(xié)同設計瀏覽、分析、模擬工具,可進行三維模型的交互式瀏覽、跨專業(yè)綜合碰撞檢查、進度模擬和安全檢查模塊。BentleyProjectWiseApplicationServer協(xié)同管理環(huán)境，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨地域的信息與數(shù)據(jù)的共享保障正確的人在正確的時間獲得正確版本的信息。Bentley ProjectWise 系列產(chǎn)品的核心模塊. 它

8、和后端的數(shù)據(jù)庫進行連接，負責處理所有用戶的功能請求.ProjectWiseWeb ServerProjectWise Web 服務器將整個系統(tǒng)發(fā)布到網(wǎng)絡上，使用戶通過瀏覽器就可以訪問系統(tǒng)。ProjectWisePublishingServerProjectWise 發(fā)布服務器能夠將設計文件（DGN/DWG）轉化為特殊的格式發(fā)布在網(wǎng)絡上,使用戶可以直接通過瀏覽器進行查看，而不需要安裝任何專業(yè)軟件。ProjectWiseCachingProjectWise 文件緩存服務器用于滿足分布式文件存儲的需求。一般情況下，文件可以存儲在ServerProjectWise 集成服務器上，當需要提高文件訪問的性

9、能或者文件需要存儲在不同的地域的時候,可以使用 ProjectWise 文件緩存服務器。ProjectWisePassportProjectWise 系統(tǒng)管理員端、Windows 客戶端、Web 客戶端訪問 ProjectWise 數(shù)據(jù)時，首先需要取得 ProjectWise 客戶端訪問許可權限,即ProjectWise Passport。三、三、本項目本項目 BIM 應用核心問題的解決方法應用核心問題的解決方法1.橋梁 BIM 模型的重建由于設計階段沒有采用 BIM 技術,設計方不能提供該橋的三維模型。該橋的結構形式較為復雜，主跨為鋼箱梁單跨懸索橋，主塔為門式框架結構,引橋為連續(xù)箱梁和連續(xù)剛

10、構，因此,本橋將使用多種工具軟件來建立三維模型。1）24981 6195 憕- !Tt32487 7EE7 繼2）使用 PowerCivil 作為模型的總裝平臺PowerCivil 是 Bentley 土木行業(yè)的 BIM 平臺，利用 PowerCivil 可建立地面數(shù)字模型、路線三維模型等,在 PowerCivil 中確定個墩臺位置等,其他工具建立的子模型將按路線位置、墩臺位置組裝在一起，最終形成完整的由樁號高程信息的橋梁三維模型。3）使用 MicroStation 建立主跨模型MicroStation 是一個通用的信息建模工具，利用 MicroStation 可以創(chuàng)建該橋特定結構的建模，如主

11、跨鋼箱梁、索結構等。以下是安徽省交通規(guī)劃設計院利用 MicroStation 完成的部分箱梁模型和圖紙。4）使用 BridgeMaster 建立連續(xù)箱梁及連續(xù)剛構引橋模型利用 BridgeMaster 可以很快地在二維上完成連續(xù)箱梁和連續(xù)剛構的詳細設計，并可直接將設計模型輸出到 PowerCivil 中自動生成橋梁構造和鋼束模型，如下圖：5）使用 Proconcrete 建立三維普通鋼筋模型Proconcrete 是一個參數(shù)化的三維配筋軟件，可實現(xiàn)任意混凝土結構的三維配筋模型的建立，并可做碰撞檢查。5) 利用 Prosteel 可進行鋼結構的設計Prosteel 可以完成鋼結構的三維建模、計算

12、分析和詳圖。由于 Bentley 的這些建模工具全部生成的是 DGN 模型文件，所以模型組裝和數(shù)據(jù)互用不存在問題。2.施工資料的管理本項目涉及的文件、圖紙、模型、說明書、合同、變更單、施工進度計劃等繁多，通過ProjectWise 可以保證所有資料分類管理、高效傳遞、權限受控、版本一致、歷史記錄有據(jù)可查.各類資料還可以方便地發(fā)布到 Web 端或移動設備端，便于業(yè)主等相關人員的查看。在施工現(xiàn)場也可方便地通過移動設備查看、查找相關資料。3.參與方的協(xié)同工作管理施工項目涉及到業(yè)主、設計方、監(jiān)理、供應商、分包商等眾多單位，如何讓項目信息在各方準確及時地傳遞，如何讓各方按照規(guī)定的步驟、模式去協(xié)同工作,避

13、免合作上的問題，提高合作效率，這是項目實施過程中必須考慮的問題.以前的交流合作主要基于圖紙和相關文件，而且是相互之間多對多的交流配合方式，采用 BIM 技術后，各方可以基于整個項目的 BIM 模型來進行溝通和合作。ProjectWise為參與方提供了一個協(xié)同平臺,其管理的內(nèi)容核心就是項目的 BIM 模型,所有參與方可通過 ProjectWise 共享項目的 BIM模型，并以此為中心進行溝通，從而保證了信息的一致性、及時性、準確性，實現(xiàn)工作的協(xié)同，提升了工作效率。4.35697 8B71 譱 21494 53F6 葉 24619 602B怫37399 9217 鈗 f33465 82B9 芹36

14、1448D30 貳5.碰撞檢查利用 Navigator 可以瀏覽整個三維模型，并可對各子模型之間進行碰撞檢查，也可對內(nèi)部的鋼筋、鋼束之間進行碰撞檢查。在施工前通過碰撞檢查，可提前發(fā)現(xiàn)設計存在的問題。6.施工進度模擬和分析將構建的三維模型與預定的施工計劃進度進行掛接，在 Navigator 中就可以進行 4D 施工模擬，借此就可以驗證施工進度計劃的可行性、分析施工計劃進度存在哪些問題和矛盾，如果再與材料成本進行連接，就可以比較不同施工方案的費用，從而降低整個施工成本。7.施工現(xiàn)場管理利用 MicroStation 等軟件，可以建立施工現(xiàn)場的模型，模擬工地的現(xiàn)場情況,規(guī)劃施工設備的出入場地方案。還

15、可對大型機械運行的空間進行分析，以便確定機械設備的安全運行空間，避免施工設備的相互干擾。8.工程算量和成本管理項目成本的控制已成為工程建設企業(yè)迫切需要解決的問題，傳統(tǒng)的技術手段主要依靠手工，根據(jù)圖紙及相關報表來大致估算,由于圖紙數(shù)量巨大,相互之間沒有詳細的關聯(lián)信息,要精確計算是不可能的.基于 BIM 技術建立整個設計模型后，通過模型的組成構件及其詳細的工程屬性，就可以精確地計算出設計模型的工程數(shù)量，結合定額軟件，也可計算出施工階段的材料實際消耗量.通過精確算量，就可以精確采購，限額領料，從而降低采購成本，避免不必要的余量庫存。利用 MicroStation 和 PowerCivil 可以精確地

16、計算出構件的材料數(shù)量、土石方量等。9.施工控制和施工監(jiān)測RM Bridge 是世界頂尖的橋梁結構計算分析軟件，廣泛為世界各國的橋梁設計、咨詢、施工及檢測加固單位所使用，其中使用 RM 進行設計施工比較著名的懸索橋有：瑞士的 Hoga Kusten 橋（主跨1200m);挪威的 Hardanger 橋（主跨為 1310m）;意大利的默西拿跨海大橋(主跨 3300m）中國的四渡河特大橋(主跨為 900m）。結構線形控制、應力控制和穩(wěn)定性控制是大型橋梁尤其是懸索橋施工控制和檢測的重點。RMBridge 具有施工控制模塊、風力計算模塊和高效的幾何線形非線性計算引擎,能夠充分滿足大型橋梁的施工控制和監(jiān)測任務。在 RM Bridge 的施工控制模塊，能夠準確計算裝配順序、設計荷載影響下結構的位移和變形，主要功能特點有：a）當前階段的結構內(nèi)力和位移是以上一階段變形后為計算起點，并能對實際變形的結構進行大位移幾何非線性迭代分析,從而能夠準確的連續(xù)監(jiān)控和計算