淺談BIM技術(shù)用于橋梁工程

譚子涵

（西南科技大學(xué)， 四川 綿陽 621010）

0 引言

自從住建部《關(guān)于印發(fā)2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要的通知》（建質(zhì)函（2016）183號）、《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于推進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》（建市（2014）92號）、《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見的通知》（建質(zhì)函（2015）159號）等通知發(fā)布后，BIM技術(shù)開始在中國土木行業(yè)掀起了一場改革，從2016年成都的《成都市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會關(guān)于在我市開展建筑信息模型（BIM）技術(shù)的通知》到2019年深圳的《加快發(fā)展裝配式建筑建設(shè)粵港澳大灣區(qū)》，各地紛紛響應(yīng)住建部推進(jìn)BIM技術(shù)的號召，BIM技術(shù)在全國各地遍地開花，各個(gè)建筑公司紛紛招募BIM人才。

橋涵是交通路線中的重要組成部分，而且往往是保證全線早日通車的關(guān)鍵。在經(jīng)濟(jì)上，橋梁和涵洞的造價(jià)一般來說平均占公路總造價(jià)的10%-20%。在國防上，橋梁是交通運(yùn)輸?shù)难屎?，在需要高度快速、機(jī)動的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，它具有非常重要的地位。橋梁是交通路線的生命線，在土木行業(yè)中也占據(jù)著十分重要的地位，所以探究“BIM技術(shù)用于橋梁工程”這個(gè)命題是在當(dāng)下推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的一大重點(diǎn)。

1 BIM的概念

1.1 BIM的起源

在CAAD發(fā)展過程中，美國麻省理工學(xué)院的查克·伊士曼教授看到了其存在的問題并且借鑒制造業(yè)的產(chǎn)品信息模型，提出了“Building Description System”的概念，即透過計(jì)算機(jī)對建筑物使用智能模擬，這就是BIM的起源思想。

在后續(xù)學(xué)者的構(gòu)思和努力下，概念不斷進(jìn)步，分別經(jīng)過了“Building Product Model”、“Generic Building Model”的階段，2002年，Autodesk公司提出BIM（Building Information Modeling）的概念并推出了自己的BIM 軟件產(chǎn)品，此后全球另外兩個(gè)大軟件開發(fā)商Bentley，Graphisoft也相繼推出了自己的BIM產(chǎn)品。從此BIM從一種理論思想變成了用來解決實(shí)際問題的數(shù)據(jù)化的工具和方法。

1.2 BIM的定義

BIM的概念起源于美國，美國國家BIM 標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)對BIM的定義是全球國家公認(rèn)的定義，即“Building Information Modeling (BIM) is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility. A BIM is a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle; defined as existing from earliest conception to demolition.”

簡而言之就是BIM技術(shù)有三點(diǎn)特點(diǎn)：有材料物理和功能信息的三維模型、全壽命周期、協(xié)同作業(yè)。

2 從三個(gè)特點(diǎn)淺談BIM技術(shù)用于橋梁工程

2.1 有材料物理和功能信息的三維模型

有材料物理和功能信息的三維模型即我們用計(jì)算機(jī)建立的三維模型各個(gè)構(gòu)件中有材料的受力特性和功能作用的信息，這些受力特性和功能作用在三維模型建立的時(shí)候就輸入模型信息中了。

有材料物理和功能信息的三維模型對于橋梁工程究竟有何意義呢？下圖中圖1是一個(gè)由Revit建立的斜拉橋的三維模型，圖2是一個(gè)由Midas civil建立的連續(xù)梁橋的三維模型，Revit和Midas都可以在建立三維模型時(shí)輸入材料的物理信息和功能信息，但是從建模的過程可以知道Revit建立的三維模型可以輸入的信息較Midas更加精細(xì)，Revit的模型建立甚至可以精確到鋼索的細(xì)部構(gòu)造，橋梁上的任何一個(gè)小的部件都可以在Revit模型上建立，這便是用BIM軟件建立出的模型對比于現(xiàn)廣泛使用的橋梁建模軟件建出的模型的優(yōu)勢所在。

圖1 由Revit建立的斜拉橋的三維模型

圖2 由Midas civil建立的連續(xù)梁橋的三維模型

除了采用BIM技術(shù)建出的模型比傳統(tǒng)建模的模型更加細(xì)致外，采用BIM技術(shù)建模更有它獨(dú)特的優(yōu)勢，在BIM模型的建立過程中，我們可以采用“BIM＋無人機(jī)”的模式，這樣大大減短了大規(guī)模建模所要耗費(fèi)的時(shí)間和精力?，F(xiàn)在許多政府部門用的“BIM+GIS”建立的模型就是由無人機(jī)拍攝的橋梁或建筑照片建立的三維模型，這種建模模式較傳統(tǒng)建模更加高效。

“BIM＋VR”也是當(dāng)代BIM技術(shù)的一大亮點(diǎn)，由BIM技術(shù)建立的模型，通過一些特殊的平臺和VR眼鏡相連，這大大舒緩了業(yè)主和設(shè)計(jì)人員根深蒂固的溝通問題，設(shè)計(jì)人員可以通過BIM模型和VR眼鏡更加生動的向業(yè)主展示自己的設(shè)計(jì)理念，業(yè)主也能通過這個(gè)技術(shù)更明確的向設(shè)計(jì)人員提出自己的建議和要求，這是BIM技術(shù)對當(dāng)代橋梁行業(yè)乃至整個(gè)土木行業(yè)的一個(gè)較好的改變。

2.2 全壽命周期

BIM 是一個(gè)共享的知識資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)平臺中的信息，從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的平臺。

BIM技術(shù)在橋梁的全壽命周期過程中即扮演了一個(gè)平臺的角色，也扮演了一個(gè)參與者的角色。BIM技術(shù)是一個(gè)平臺的角色是指BIM技術(shù)將一個(gè)橋梁從建設(shè)到

保養(yǎng)維護(hù)拆除用一個(gè)平臺統(tǒng)一管理起來了，BIM技術(shù)是一個(gè)參與者的角色是指由BIM技術(shù)建立的三維模型是橋梁全壽命過程統(tǒng)一化過程中的核心，不可或缺。

BIM技術(shù)是如何通過三維模型統(tǒng)一橋梁全壽命周期過程的呢？首先我們應(yīng)該明確BIM建立出的三維模型不是“一次用品”，不是如以前的設(shè)計(jì)模型一樣歷經(jīng)設(shè)計(jì)、施工、竣工后就丟置一旁，BIM模型可以和各種傳感器相連，從而使模型兼顧設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)等橋梁全壽命，加上現(xiàn)在的5G的技術(shù)開始投入使用，“BIM+5G”可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的橋梁狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，信息傳輸更加便捷。

同時(shí)，BIM也是個(gè)平臺，在這個(gè)平臺上，任何周期的橋梁管理者都能通過統(tǒng)一的BIM平臺將自己需要新增的信息記錄在平臺上，例如，開裂情況、施工進(jìn)度、實(shí)時(shí)橋梁健康情況等，而這些信息也將通過平臺與所有使用方共享。

2.3 協(xié)同作業(yè)

BIM建模協(xié)同作業(yè)即將項(xiàng)目分為多個(gè)部分，BIM工程師于各分割部分進(jìn)行模型建立作業(yè)，再將完成的模型以鏈接的方式進(jìn)行協(xié)同以整合模型的過程。BIM建模的協(xié)同作業(yè)也體現(xiàn)在連通甲方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、勘察方五方的BIM管理平臺上，通過BIM管理平臺，五方可以通過同一個(gè)平臺交換信息，這大大提高了工程建設(shè)的效率。

常規(guī)的甲方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、勘察方五方的交流渠道是以甲方為中心的雙向式聯(lián)系，設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、勘察方分別和甲方聯(lián)系，甲方轉(zhuǎn)達(dá)在常規(guī)橋梁工程中耗費(fèi)了很多財(cái)力，若是能將這五方共同匯聚于一個(gè)平臺，一個(gè)BIM模型，那么在信息傳輸?shù)乃俣壬陷^常規(guī)工程項(xiàng)目中的郵寄迅速不少。

3 國內(nèi)外BIM技術(shù)用于橋梁工程最新動態(tài)

現(xiàn)階段國內(nèi)的BIM技術(shù)雖處于發(fā)展初期，卻是最具有活力、發(fā)展勢頭最旺的時(shí)期。西南交通大學(xué)近期研究的《基于BIM的鋼桁梁橋裂紋病害信息數(shù)字化管理》對BIM技術(shù)用于橋梁工程保養(yǎng)階段有著推動的作用，而此外，中國內(nèi)的其他高校的土木行業(yè)也圍繞著BIM的課題開展了各式各樣的研究。

而美國、英國、德國、以色列等國合力研究的SeeBridge橋梁檢測平臺在世界的橋梁行業(yè)掀起了巨浪，可以大大讓橋梁的管理變得高效，這意味著BIM技術(shù)將在一直在土木行業(yè)中BIM改革中巋然不動的橋梁工程領(lǐng)域發(fā)動一場改革。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)以它的三大特點(diǎn)給橋梁工程帶來了便捷，無論是國內(nèi)還是國外，“BIM+橋梁工程”儼然成為未來的橋梁工程的發(fā)展動向，BIM用于橋梁工程的這個(gè)課題將在未來的一段時(shí)間值得被我們重視和研究。