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摘要:將福建某跨海大橋作為實際工程背景，基于BIM技術進行參數化設計、碰撞檢查、工程量統計校核等研究，推廣了BIM在橋梁工程施工前期中的管理應用，以期提高工程建設效率的同時減少建筑資源浪費。

關鍵詞:BIM，橋梁工程，施工管理，優化設計，碰撞檢測

1概述

BIM(BuildingInformationModeling，建筑信息模型)是近年來建筑行業的一門新興技術。它是以協同交互的方式在工程全生命周期內對建筑信息進行建模、存儲、交換和共享的過程［1］，致力于改變傳統2D條件下設計、施工等各參與方由于協調不足而形成的“信息孤島”，避免了后期建設效率低下且返工率高等問題，在控制質量的同時也節約了項目時間與成本，是當下行業研究和應用的熱點［2］。住建部在“十三五規劃”中明確指出:要“加大信息化推廣力度，應用BIM技術的新開工項目數量增加。”因此，如何充分利用BIM技術，將其推廣應用至實際工程項目中成為亟待研究的問題。橋梁工程跨度大、結構復雜的特點導致其施工工藝復雜，加之實際建設中管理機制和模式存在問題，往往導致效率不高、資源浪費嚴重、各項目參與方難以協調等問題，進而給建設各方帶來嚴重的損失。從工程經濟的視角，施工前期的階段是成本控制和質量管理的關鍵階段。因此，現今建筑企業能否生存與發展取決于其能否“防微杜漸”———在工程施工前期進行科學有效的管理。目前，BIM技術在橋梁設計和施工方面上取得了初步的研究和應用成果。劉智敏等將BIM技術應用于塞拉利昂公路中某段橋梁的設計階段，運用工作集和鏈接管理進行碰撞檢查，大大降低了施工過程出錯的可能性［3］。林友強等建立的TJADBrIM橋梁信息模型系統實現了橋梁快速建模、結構分析和自動出圖等功能［4］。陳競翔［5］通過建立全橋及周邊地形的全方位信息模型，借助施工模擬更好地優化了工序與工期安排。劉占省等基于卡塔爾多哈大橋項目，進行橋梁安裝施工、穿筋施工等仿真模擬，從而更好的指導橋梁復雜工藝的施工［6］。本文進一步將BIM技術與橋梁工程施工前期的管理控制方法聯合使用，有效地控制施工前期不必要的浪費，達到對施工資源和工期的有效管理。

2施工前期管理應用內容

1)策劃階段。使用BIM技術建立一個3D模型，各參與方根據業主要求對三維模型進行工作協調，最終選定一個滿意的方案。2)可行性研究階段。擬定項目建設方向，基于對土地資源和市場的分析，研究和論證項目周圍環境對項目開展的影響。3)設計階段。a．BIM技術的優化設計。在BIM模型中工程量信息和圖紙信息跟模型是連鎖關系，發生設計變更后，對其進行修改，信息就會自動更新，節省了大量時間。b．BIM技術的碰撞檢查。基于BIM可視化三維平臺，整合并檢測土建、水電和其他設備安裝工程的設計，降低后期變更的概率，由此減少返工導致的資源浪費和進度問題。

3基于BIM技術的橋梁工程施工前期管理應用

福建某跨海大橋是漳州沿海大道(縱一線)及連接線工程中關鍵性的控制節點。該橋全長3564．5m(含橋臺長度):主橋采用連續梁，跨徑組合為(83+150+83)m;北、南引橋均采用先簡支后連續預應力混凝土預制T梁。本文將“A1標段”即北引橋、主橋(含26號過渡墩)作為實際工程背景。

3．1福建某跨海大橋BIM模型創建

橋梁BIM模型作為整個項目的信息載體，構件精細化程度高、模型尺寸準確是項目能夠順利開展的保證。本文采用AU-TODESK旗下的REVIT軟件進行福建某跨海大橋BIM模型創建。1)創建橋梁構件族。因為REVIT軟件沒有預定好的橋梁構件族，所以使用其中的通用族完成橋梁構件模型的創建。以預制T梁族繪制為例，構件族的創建過程如下:a．使用“公制結構框架—梁和支撐族”繪制預制T梁，先繪制放樣路徑，再繪制放樣的輪廓，得到T梁中段部分。b．打立面圖＞＞前視圖＞＞選擇放樣融合繪制T梁變化段，在T梁中段的端點向另外一側繪制放樣路徑，再在路徑的兩端繪制融合輪廓，得到T梁變化段。c．用放樣方法繪制T梁端頭、橫隔板，用拉伸方法繪制齒塊得到預制T梁的完整模型。使用“公制結構框架—梁和支撐族”繪制預制T梁族的好處優點在于:福建某跨海大橋最大縱坡2．2%，橋面橫坡為雙向2．5%，同時第一跨至第十跨的梁段位于圓曲線及緩和曲線上，該族類型包含的特性參數能使模型在三維空間定位更加準確并且使模型尺寸更加精確。創建橋梁構件族是項目開展的基礎，更多橋梁構件族創建在此不一一贅述。2)模型整合。使用REVIT中的“導入CAD”功能繪制樁基定位軸線，添加樁基、鋼護筒等橋梁構件族，調整各個族標高;然后依次放置系梁族等族至相應位置;隨后繪制主橋部分;最后進行路面鋪裝及附屬設施的繪制。

3．2設計變更管理

通過現場實地測量發現個別墩位河床標高在0．5m～1．5m之間，高于系梁底標高且巖石裸露，施工時需要強行開挖，為減少系梁對原河床的開挖破壞造成水質污染，決定適當抬高其標高，并將柱底系梁變更為樁頂系梁。出現設計變更后，基于BIM技術參數連鎖性的特點，只需要更新BIM模型中的相關參數，相應的工程量信息和圖紙信息就能自動修正，從而避免傳統設計中因此而造成的圖紙大規模修正的麻煩，節約了時間和成本。

3．3工程量統計與校核

作為橋梁施工管理的關鍵點之一，構件工程量統計與校核對橋梁成本管理具有重要意義。使用BIM軟件進行工程量的計算優點在于:計算能力強，相比CAD等傳統工具，BIM模型能快速提取任意復雜幾何形體的相應數據;計算質量好，能繪制曲面或復雜的幾何模型，模型數據精度高，大大提高了后期估算工程造價的準確性;計算效率高，可自動導出所需工程量信息，信息會隨著參數的修正而自動更改，使得模型深化、造價估算更為快捷。福建某跨海大橋項目共創建22種橋梁構件族，60種族類型，繪制1667個族實例。使用BIM計算的工程混凝土量合計12901．58m3，而傳統設計方法相應的統計量為13040．1m3。其中樁基礎的體積差為1755．52m3，對工程預算的影響較大，由此對樁基礎部分工程量進行驗算。部分差異較大的計算過程如表1所示，根據對比可得出結論，使用BIM技術導出構件體積進行計算的結果是準確的。

3．4碰撞檢查

基于工程項目管理視角，BIM技術在整合協調土建和其他安裝工程發揮著極其重要的作用:一方面BIM建立的模型信息可以作為設計單位評判設計方案是否合理的一個考查過程，通過NA-VISWORKS軟件的碰撞檢查找出傳統二維設計中難以發現的結構設施交叉問題，達到對工程質量的控制。另一方面，工程設計經過方案優化后實現零碰撞的要求，就能預先排除許多沖突從而減少后期設計變更所導致的成本增加和工期延長，進而實現成本和進度管理的目標。

4結語

本文以福建某跨海大橋為實際工程背景，依托BIM技術從三個方面對橋梁工程施工前期進行管理:首先使用REVIT軟件創建橋梁構件族庫繪制橋梁BIM模型，參數化建模提高了效率，節約了成本和時間;其次通過導出橋梁構件明細表，對工程量進行準確計算，避免了傳統方法估算不準確而造成的建筑資源浪費;最后利用NAVISWORKS軟件進行多種碰撞檢查，能極大程度減少因各專業設計方協調溝通不足引起的設計變更，間接地有利于工程成本控制。

作者:黃慧敏 陳寶健 范冰輝 劉益寶 單位:福州大學土木工程學院 福建船政交通職業學院管理工程系