BIM技術在鐵路橋梁施工管理的應用

時間:2022-09-19 11:52:05

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BIM技術在鐵路橋梁施工管理的應用

摘要bim技術鐵路橋梁施工中具有較強的優勢,只有合理進行應用,才能提高施工管理水平。基于此,先對BIM技術的優勢進行分析,再從設計復核、碰撞檢查、工序模擬、成本管理、協同管理等方面,對BIM技術在鐵路橋梁施工管理中的應用進行分析。

關鍵詞:BIM技術;施工管理;模擬;可視化;仿真

鐵路橋梁施工具有一定的復雜性,需要構建完善的管理方案,對工程實施全過程進行管理,以使鐵路橋梁能夠順利完成施工。將BIM技術應用在施工管理中,可使橋梁模型構建更加地完善,便于對模型準確性進行監督,保障各部分橋梁構件具有良好的銜接性,提高鐵路橋梁施工的效率。

1鐵路橋梁施工管理中應用BIM技術的優勢

1.1可視化

鐵路橋梁結構較為復雜,僅僅通過施工圖紙難以對其結構進行掌握,且不利于施工管理工作的進行。通過BIM技術可以提高鐵橋梁施工的可視化水平,使橋梁各部分構件的組成、位置等更加地明確,便于對橋梁結構進行分析,提高橋梁結構的完整性。通過BIM技術可以將鐵路橋梁模型進行立體化,將橋梁直觀展現在設計者面前,提高橋梁結構處理的效率。鐵路橋梁可視化后,可以增強各個構件之間的聯系,使各個構件具有良好的受力效果,提高橋梁構件的綜合運用水平。采用可視化設計可以使設計者思路更加地清晰,能提高鐵路橋梁設計方案的可行性,保障橋梁能夠順利地完成建造[1]。

1.2協調性

鐵路橋梁設計過程中,需要采用分工設計的方式,一旦設計人員技術溝通不當,將會影響到設計之間的連接,造成施工圖紙無法準確地進行銜接,導致橋梁整體協調性下降。BIM技術具有協調服務功能,可以加強設計者之間的溝通,避免橋梁設計過程中產生碰撞問題,保障橋梁設計工作能夠順利進行。通過BIM技術可以生成協調數據,當設計內容出現變更后,協調數據將會發生變化,并可確定變更的影響范圍,通知其他設計者對設計內容進行修改,進而提高鐵路橋梁設計的協調性。

1.3模擬性

通過BIM技術建立鐵路橋梁模型,通過模型可對橋梁實際情況進行模擬。模擬過程主要集中在設計階段,可對橋梁設計的可靠性進行分析,保證橋梁各個部分設計的合理性,使設計圖紙能夠正常投入使用。另外,通過對橋梁模型進行模擬,可以對橋梁造價進行控制,能夠為工程節約一定成本,提高鐵路橋梁項目的經濟性。

1.4優化性

將BIM技術應用在鐵路橋梁施工后,有助于橋梁設計的優化,提高橋梁設計的合理性。BIM模型可以提供建筑的實際存在信息,一方面,可以降低建筑設計的難度,便于對建筑設計信息進行掌握,避免建筑設計信息發生缺失。另一方面,可以為復雜項目提供優化的可能性,降低設計復雜度對橋梁設計的制約,形成良好的優化效果。

1.5可出圖性

基于BIM技術對鐵路橋梁進行設計,可以對整體設計情況進行匯總,保障橋梁設計的完整性。設計人員通過BIM軟件對橋梁各部分設計進行調用,將三維立體模型輸出,可將橋梁模型進行展示,并且生成對應的圖紙,進而形成良好的出圖效果。

2鐵路橋梁施工管理中BIM技術具體應用

2.1設計復核

BIM技術在設計復核中具有重要應用,有助于設計的全面審查,提高橋梁設計的合理性。通過BIM技術可以建立橋梁的信息模型,通過各種信息對橋梁設計過程進行完善,使橋梁設計與實際參數相符。為了保證橋梁設計的合理性,需要做好設計復核工作。由BIM技術對設計可靠性進行檢測,進而對設計參數進行優化。在設計檢測過程中會生成檢查報告,報告可以給出一定的修改意見。對設計內容進行整合,便可順利地對橋梁設計進行修改。設計復合采用循環檢測的方式,對鐵路橋梁設計的整體情況進行掃描,可確定橋梁設計中的不合理之處,并且對其進行記錄,使橋梁設計情況能夠得到有效地識別。因此,BIM技術在設計復核中具有關鍵性作用,可以對建筑設計質量進行控制,進而生成有效的設計圖紙[2]。

2.2施工碰撞檢查

將BIM模型與虛擬顯示技術相結合,可以實現施工碰撞檢測,對施工過程進行模擬,使施工手段更加的完善。以墩身施工為例,通過碰撞檢查可以對橋梁部件進行檢測,如鋼筋、預埋件等,避免構件的相對位置受到影響,保障橋梁構建位置的準確性。若鐵路橋梁構件之間存在相互干擾現象,構件的相對位置發生變化,將會引起橋梁整體構件發生改變,導致施工過程產生碰撞問題。通過BIM實施碰撞檢查,可以將橋梁構件立體化地進行展示,使構件相對位置更加直觀。碰撞檢查一般采用3D模擬的方式,它可以清晰地將構件的碰撞情況進行再現。此外,還可以對構件變更情況進行驗證,使碰撞問題得到有效地修正。

2.3工程量計算

通過BIM模型可以對鐵路橋梁工程量進行計算,確定工程對材料的消耗情況,使工程量得到全面地統計。鐵路橋梁施工過程中,需要使用大量的材料,且應用的材料種類眾多,若依賴人工進行統計很難實現,而且會降低統計結果的準確性。為了提高統計結果的準確性,可應用BIM模型,建立設計與材料之間的關系,通過橋梁結構設計自動對材料使用情況進行統計,并且生成工程量清單。工程量清單可包括材料的名稱、規格、數量、型號等。工程量計算會影響到工程造價的準確性,需要合理對BIM模型進行應用。可采用revit插件進行建模,由GFC插件實現工程量轉換,進而對工程量進行精準地統計,保障工程量的統計及計算效率[3]。

2.4可視化交底

鐵路橋梁施工過程較為復雜,對于重點問題交底工作難以實施,施工方案傳遞效果較差,容易導致施工過程出現錯誤。通過BIM技術可以實現可視化交底,通過4D虛擬動畫技術對施工方案進行展示,可使交底工作能夠順利地進行。可視化交底主要流程如下:選擇需要交底的工程模型,結合4D技術將橋梁模型加工成動畫的形式,使施工過程能夠更加直觀地進行展示,便于施工方對施工方案進行了解。對橋梁的結構進行剖析,對施工方案進行拆解,將施工過程進行流程化,便于對施工過程進行分配,提高可視化交底的效率。分清交底的重點與難點,該部分的動畫需要著重進行展示,并且詳細地進行說明,以保障施工的質量。

2.5工序模擬

通過BIM技術可以對鐵路橋梁施工工序進行模擬,保障施工方案的可靠性,對施工方案進行驗證。工序模擬主要流程如下:明確施工方案,通過BIM模型對施工過程進行模擬,以此來確定施工方案的可行性,保障橋梁施工能夠順利實施,提高施工方案的有效性。對施工過程中存在的安全隱患進行模擬,確定安全隱患的影響范圍,并且探究解決安全隱患的方法,以工序模擬的方式進行驗證,使安全隱患能夠及時消除。對施工工序的效率進行分析,保障施工過程易于實現,對工序實施效果進行檢驗[4]。例如:在預制構件時,需要對吊裝方法進行驗證,避免吊裝過程中出現安全隱患,使吊裝過程能夠安全進行。還可對吊裝點進行模擬,保證吊裝受力的合理性,進而保障吊裝作業的合理性。

2.6進度管理

通過BIM技術可以對施工進度進行管理,將時間因素考慮在施工過程中,可提高對施工進度的控制能力。施工進度管理流程如下:確定橋梁工程的工程量,通過工程量來制定施工計劃,并且結合施工人員的技術水平,保障施工過程能夠順利地完成。合理地施工計劃進行安排,通過BIM模型對工程能否按時完成進行驗證,以確定施工方案的合理性,使施工方案能按照計劃完成。注重施工方案的分配,既要合理地進行分工,又要注重施工人員之間的配合,保障施工過程的整體效率,提高施工計劃的合理性。通過BIM軟件對施工計劃進行監督,將橋梁工程完成情況輸入到軟件中,將實際施工情況與計劃進行對比,對施工計劃執行情況進行分析,便于對進度管理過程進行完善。

2.7成本管理

通過BIM技術可以進行成本管理,對鐵路橋梁施工的造價進行評估,提高施工造成的準確性。成本管理主要流程如下:首先,對工程量進行統計,為橋梁工程造價提供依據。通過這種方式,可以提高橋梁造價的準確性,降低施工材料的采購成本。其次,鑒于BIM模型并不具備造成模型信息,需要人工將造價信息輸入到BIM模型中,以便其自動對工程造價進行統計,使工程造價結果更加地可靠。然后,工程造價需要與施工進度連接起來,動態地對施工進度進行模擬,以對施工材料用量進行直觀地展現,使造價評估過程更加地直觀,并從工程整體角度對造價進行認識。最后,需要對成本造成進行實時監控,對施工材料的使用情況進行控制,在保障工程質量的情況下防止施工材料用量超出使用限定,進而保障施工成本管理的嚴格性。

2.8施工質量控制

通過BIM技術可以對施工質量進行控制,保障施工技術能夠正確使用,進而對施工質量進行把控。施工質量控制過程如下:首先,根據BIM模型確定工程中需要應用的技術,將技術與BIM模型進行綁定,以通過BIM模型對橋梁施工過程進行指導,保障技術使用的正確性。通過這種方式,還可以明確技術的應用范圍,迅速地確定技術的適用性,提高橋梁施工的效率。其次,制定定期審核計劃,對技術施工情況進行監督,確保技術應用的合理性,保障技術能夠按照計劃進行實施,在技術層面對施工質量進行控制。最后,需要做好技術分類工作,同時確定技術的復雜性,明確技術應用的關鍵點,以避免施工過程中出現差錯,使技術得到有效地應用,提高對施工質量的控制效果。

2.9協同管理

2.9.1協同工作環境在協同管理過程中,需要做好工作環境的協同工作,將模型信息存儲在統一的數據庫中,為BIM模型管理過程提供便利。協同工作環境管理流程如下:首先,對BIM的專有文件進行構建,使BIM管理模式更加地完善,以保障鐵路橋梁模型信息的統一性,使BIM軟件工作環境具有協調性。其次,需要做好資源文件的管理。通過BIM技術構建的橋梁模型具有較多的資源文件,如造價信息、技術信息等。這些信息需要與BIM模型構建關系,使文件資源能夠與BIM模型形成掛接關系,這樣便可通過BIM模型對資源信息進行調用,進而確定造價、技術等信息,對BIM模型的功能進行擴展。最后,做好資源庫的管理工作,保障資源庫具有充足的空間,提高BIM模型應用的可靠性,使資源空間能夠得到協同分配。2.9.2協同工作方法在明確協同工作環境的基礎上,需要進一步建立集橫向專業與縱向階段于一體的協同化工作體系。其中,在基于BIM技術進行橫向專業方面的協同工作時,可將同類工程的模型資料作為參考對象,避免改動其他的專業模型。而在進行縱向階段的協同工作時,則需要站在多方參與的角度對外部模型進行參考。在此前提下,再對相應的模型屬性進行調整或增加。在協同工作中,還應掌握文件與數據兩級管理的技術方法。具體來講,對于文件數據,可將系統文件管理平臺作為主要管理工具;對于模型構件,可將專業工程結構樹作為管理工具。實踐時,可在兩種工具之間建立數據結構,以此實現相關信息的協同共享。除此之外,為了確保BIM技術應用價值的有效發揮貫穿于鐵路橋梁工程的施工全周期,還需要建立相應的頂層管理節點,并以單入口、多分支的方式,將工程各部分、各階段的數據信息串聯起來實現統一管理,并不斷進行BIM模型及施工方案的調整與完善。2.9.3從參數化到智能化所謂“參數化”,即將物體的空間結構轉化為具體數據,并輸入到BIM平臺當中。這樣一來,通過改變不同模型指標的具體數據,即可對模型整體的結構、形狀、方位等進行調整,從而達到修改設計方案、滿足工程需求的目的。從目前來看,在鐵路橋梁工程的施工規劃與技術實踐中,可結合大數據技術和編程技術,賦予參數化模型以自主檢查、自動優化的能力,具體如強化學習、退火算法等。這樣一來,最優化BIM模型的生成將更加快捷、精準,相應的人力成本、時間成本也能得到大幅縮減。

2.10施工環境仿真

BIM技術具有環境仿真功能,可以對施工環境進行模擬,并結合BIM模型,可對鐵路橋梁設計進行優化。施工仿真分析具有較多的數據量,如進度計劃信息、工程量信息等,需要將這些信息元素放到BIM模型中,構建完善的仿真環境,進而完成施工環境的模擬與構建。通過施工仿真可以確定施工方案的可行性,從眾多方案中選擇適應環境的方案。通過這種方式,可以提高施工方案的合理性,進而提高鐵路橋梁施工的質量。將BIM技術與GIS技術相結合,可以讓BIM模型與鐵路橋梁的實際空間坐標相對應,使BIM模型更加地貼近與橋梁施工實際情況,進而對鐵路橋梁進行實景展現。

3結論

綜上所述,BIM技術在鐵路橋梁施工中具有較高的應用價值,可以提高橋梁設計的準確性,使橋梁結構更加的完善,保障橋梁設計的質量。通過BIM技術可以對橋梁施工進行全方位的管理,對設計、進度、成本等進行管理,能夠為管理策略的實施提供支持,使橋梁設計方向更加的合理,進而保障鐵路橋梁結構的穩定性。

作者:薛超 單位:中鐵十九局集團第一工程有限公司