简析团结特大桥BIM技术在施工阶段的应用

BIM技术具有三维可视化、数字化和信息化等特点,在我国建筑业已被广泛应用。团结特大桥项目体量大、技术难度高，在质量、安全、成本、进度、环保等方面有很高的要求。因此，在项目施工阶段使用BIM技术，使该项目在施工期间的社会效益、环境效益和经济效益达到最大化，保证施工安全、合理、经济，以团结特大桥BIM技术应用为例，给其他类似项目提供相关应用参考。

BIM模型精度按需分类

为保证BIM技术在项目施工阶段顺利开展，公司组建了BIM技术研究团队。同时，针对团结特大桥的施工特点和难点，项目施工阶段主要从BIM模型的建立和BIM模型技术应用两方面，来对BIM技术开展应用研究。

团结特大桥为上承式钢管混凝土拱桥结构，钢结构形式复杂、工程量巨大，将目前市面上主流的建模软件Bently、Revit、Catia、Tekla进行对比后，选用Tekla Structure软件进行主桥三维模型的建立。根据设计院提供的施工图、项目部编制的施工方案、钢结构加工制作，以及安装方案和国家现行的相关规范及标准来建立BIM模型。BIM模型应用功能不同，其模型颗粒度也有所不同，大桥BIM精度根据需求进行分类，见表1。

建模思路

团结特大桥三维模型的搭建主要包括：主拱圈、拱上立柱、桥面系、交界墩、拱座，以及引桥下部结构和上部结构。根据现场施工进度要求采用分批建模、分批确认的原则，建模批次按照时间先后顺序划分为：引桥下部结构→引桥上部结构→主桥主拱圈→拱上立柱→桥面系→护栏等附属设施。

搭建总体流程

1)根据施工图对主拱圈、钢柱、钢梁以及桥面系等附属结构进行建模，并将建模过程中发现的图纸问题进行记录并及时上报给项目部；针对设计院对图纸问题的回复进行模型修改，并对初版模型进行碰撞校核检测。

2)对钢结构部分的细部节点进行局部精细建模,例如对关键部位的钢筋、螺栓建模,并将搭建完的模型进行内部审核 。

3)在项目开工前将完成的施工BIM模型提交给项目部。

4)将钢结构深化设计模型提交给钢结构加工厂，辅助生产商进行材料采购及加工制作。

5)在项目施工过程中如有设计变更需要及时对模型进行相应的调整并上报给相关单位。

BIM应用精细化工作流程

对于大跨度钢管混凝土拱桥，设计的精细化程度直接影响到施工的质量和安全。大桥施工体量大，包含上万个构件，其钢结构形式复杂多样，且重复性低，利用传统施工工艺进行生产下料，容易出现尺寸偏差和相贯线吻合精度不高等问题。

构件碰撞检测

团结特大桥钢结构工程涉及构件众多，同类型不同尺寸的构件多达千种以上，其设计、生产、施工都需要严格根据尺寸要求、位置进行精准生产和安装。运用BIM技术，根据施工图纸和相关行业标准规范，建立全桥BIM模型，将创建好的模型导入到Autodesd Navisworks Manage2018中。对模型进行碰撞检查，可以直观地发现图纸中的潜在错误，将图纸错误进行记录并形成问题报告，及时反馈给设计单位，进行图纸问题修正，防患于未然。

工程量复核

严格按照施工图建立团结特大桥LOD300模型，利用相关软件进行工程量复核报告。即按照施工图纸颗粒度、现场施工组织设计、现场实际要求进行工程量的核算。

通过高精度的三维模型可以统计出准确的工程量，由于团结特大桥存在大量不同结构的钢构件，采用传统的统计方式，效率低。利用Tekla软件建立精确模型，可以自动统计出各个不同构件的工程量，这些工程量可以分型号、分部位进行汇总和统计，将根据BIM技术得到的工程量与设计院所出的工程量进行对比复核，发现相差无几。表明利用BIM技术进行工程量统计是可靠的，可以提高工程量的统计效率和准确性，降低设计工作强度，同时提升工程费用的管理能力。而且,BIM软件能够自动统计整体结构的表面积，通过BIM模型读取表面积，大大提高了防腐费用预测的准确性。

钢结构深化设计

目前，许多构件加工企业仍然使用原始低效的AutoCAD放样方法，进行钢结构深化设计，深化设计成果的准确性难以保证，其精度、准确性方面不及三维数字化模型。而复杂的连接节点和大量的现场焊接施工，给项目部的现场施工带来了许多问题。本项目采用Tekla Structure软件对钢结构部分进行深化设计，根据施工图结合国家规范，考虑主拱圈预拱度、焊接工艺余量等，对每一个细节（节点、焊缝、螺栓）都精确建模，确保指导钢结构厂商实际生产。

无人机倾斜摄影

倾斜摄影技术是在飞行平台上搭建多个传感器，分别从垂直方向以及倾斜方向同时对地物进行多角度拍摄，以获取全面丰富的地物信息。随着无人机技术的发展以及三维建模软件的成熟，为合理布置规划临建设施，采用无人机倾斜摄影技术，对大桥周边实际地形进行全息扫描。通过扫描得出实景模型，建立电子沙盘；利用Civil3D软件进行现场便道设计，为现场临建设施的规划提供帮助。

团结特大桥WBS编码

目前公路行业还没有形成国家或行业层面的相关标准及指南，对信息模型的分解、命名及编码规则还没有形成统一的参考标准。本文以山区特大跨径钢结构拱桥为例，对项目分解结构（WBS）做初步探究。

WBS编码作为BIM模型构件的“身份证”，按照“项目标段-单位工程-分部工程-子分部工程-分项工程-子分项工程”的原则进行编写，结合施工方法、现场报检单元的颗粒度进行划分。在进入BIM平台后，保证编码与构建“一物一码”关系，可将桥梁的各类基本信息（图纸、设计信息等）与模型相关联。同时施工过程的质量、进度、安全信息一一对应进行输入，使数据具备“真实感”。同时表达也更加准确，以直观的形式展示出来。

BIM模型的信息化应用

模型创建完成后，以三维模型为载体,利用互联网、大数据、云计算以及多终端技术，研发了山区特大跨径BIM协同管理平台,将上述编码信息附加到模型上，并将模型属性与模型编码数据进行一一关联。模型属性包含模型的相关信息,例如模型的二维图纸、工程、质量及工序报检信息、安全问题整改信息以及班前教育情况。将属性与编码进行关联后,点击模型对象即可弹出属性信息,方便用户查阅。在编码与构件一一对应的情况下,开发了钢结构智能制造可视化管理、质量安全管控、施工监控可视化数据查询等功能模块。

通过BIM技术应用，可以有效防止、解决项目施工阶段出现的问题，实现项目的可预测性和可控制性。利用BIM技术对大桥结构进行三维精细化建模，通过模型三维可视化特点，实现构件碰撞检查，将发现的问题快速反馈给设计单位，让设计单位快速进行修正，防患于未然。

通过Tekla软件对大桥钢结构部分进行深化设计,项目管理人员在基于BIM技术的深化设计的过程中，可以提前预测施工过程中可能出现的问题，加强对项目的管理，助力实现“提质增效、降本溯源”。形成了一套针对钢管混凝土拱桥利用Tekla软件进行建模的思路和技术路径，有一定参考意义。

尽管本项目采用无人机倾斜摄影技术得到了实景三维模型，但倾斜摄影采集的数据量庞大，数据处理时间长，在数据处理方面仍有待提高。并且模型轻量化进入平台以后显示精度有所下降，没能展示出最好的原始地形、地貌和地物。仍需进一步挖掘三维精细化模型的应用点，充分发挥BIM技术的价值所在。