BIM技术在桥梁施工中的应用

一、BIM技术在施工阶段的应用分析

1.1桥梁施工采用BIM技术的价值分析

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，具体主要体现在：

（1）对设计方案和设计图纸的复核

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。

（2）施工方案的可视化

可以方便地将3D设计模型与施工计划、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。

（3）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。

1.2BIM技术在施工阶段应用的难点分析

（1）建立精确的、完整的三维设计模型，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。

（2）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。

（3）参与方的协同工作管理

参与方众多，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。

（4）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。

二、Bentley面向桥梁施工领域的解决方案

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：

1.桥梁BIM模型的重建

由于设计阶段没有采用BIM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。

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。

2.施工资料的管理

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。

各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。

3.参与方的协同工作管理

施工项目涉及到业主、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，提升了工作效率。

4.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。

5.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。

6.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。

7.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MicroStation和PowerCivil可以精确地计算出构件的材料数量、土石方量等。

8.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进行设计施工比较着名的悬索桥有：瑞士的HogaKusten桥（主跨1200m）;挪威的Hardanger桥（主跨为