BIM技术在铁路桥梁施工管理的应用

摘要：BIM技术在铁路桥梁施工中具有较强的优势，只有合理进行应用，才能提高施工管理水平。基于此，先对BIM技术的优势进行分析，再从设计复核、碰撞检查、工序模拟、成本管理、协同管理等方面，对BIM技术在铁路桥梁施工管理中的应用进行分析。

关键词：BIM技术；施工管理；模拟；可视化；仿真

铁路桥梁施工具有一定的复杂性，需要构建完善的管理方案，对工程实施全过程进行管理，以使铁路桥梁能够顺利完成施工。将BIM技术应用在施工管理中，可使桥梁模型构建更加地完善，便于对模型准确性进行监督，保障各部分桥梁构件具有良好的衔接性，提高铁路桥梁施工的效率。

1铁路桥梁施工管理中应用BIM技术的优势

1.1可视化

铁路桥梁结构较为复杂，仅仅通过施工图纸难以对其结构进行掌握，且不利于施工管理工作的进行。通过BIM技术可以提高铁桥梁施工的可视化水平，使桥梁各部分构件的组成、位置等更加地明确，便于对桥梁结构进行分析，提高桥梁结构的完整性。通过BIM技术可以将铁路桥梁模型进行立体化，将桥梁直观展现在设计者面前，提高桥梁结构处理的效率。铁路桥梁可视化后，可以增强各个构件之间的联系，使各个构件具有良好的受力效果，提高桥梁构件的综合运用水平。采用可视化设计可以使设计者思路更加地清晰，能提高铁路桥梁设计方案的可行性，保障桥梁能够顺利地完成建造[1]。

1.2协调性

铁路桥梁设计过程中，需要采用分工设计的方式，一旦设计人员技术沟通不当，将会影响到设计之间的连接，造成施工图纸无法准确地进行衔接，导致桥梁整体协调性下降。BIM技术具有协调服务功能，可以加强设计者之间的沟通，避免桥梁设计过程中产生碰撞问题，保障桥梁设计工作能够顺利进行。通过BIM技术可以生成协调数据，当设计内容出现变更后，协调数据将会发生变化，并可确定变更的影响范围，通知其他设计者对设计内容进行修改，进而提高铁路桥梁设计的协调性。

1.3模拟性

通过BIM技术建立铁路桥梁模型，通过模型可对桥梁实际情况进行模拟。模拟过程主要集中在设计阶段，可对桥梁设计的可靠性进行分析，保证桥梁各个部分设计的合理性，使设计图纸能够正常投入使用。另外，通过对桥梁模型进行模拟，可以对桥梁造价进行控制，能够为工程节约一定成本，提高铁路桥梁项目的经济性。

1.4优化性

将BIM技术应用在铁路桥梁施工后，有助于桥梁设计的优化，提高桥梁设计的合理性。BIM模型可以提供建筑的实际存在信息，一方面，可以降低建筑设计的难度，便于对建筑设计信息进行掌握，避免建筑设计信息发生缺失。另一方面，可以为复杂项目提供优化的可能性，降低设计复杂度对桥梁设计的制约，形成良好的优化效果。

1.5可出图性

基于BIM技术对铁路桥梁进行设计，可以对整体设计情况进行汇总，保障桥梁设计的完整性。设计人员通过BIM软件对桥梁各部分设计进行调用，将三维立体模型输出，可将桥梁模型进行展示，并且生成对应的图纸，进而形成良好的出图效果。

2铁路桥梁施工管理中BIM技术具体应用

2.1设计复核

BIM技术在设计复核中具有重要应用，有助于设计的全面审查，提高桥梁设计的合理性。通过BIM技术可以建立桥梁的信息模型，通过各种信息对桥梁设计过程进行完善，使桥梁设计与实际参数相符。为了保证桥梁设计的合理性，需要做好设计复核工作。由BIM技术对设计可靠性进行检测，进而对设计参数进行优化。在设计检测过程中会生成检查报告，报告可以给出一定的修改意见。对设计内容进行整合，便可顺利地对桥梁设计进行修改。设计复合采用循环检测的方式，对铁路桥梁设计的整体情况进行扫描，可确定桥梁设计中的不合理之处，并且对其进行记录，使桥梁设计情况能够得到有效地识别。因此，BIM技术在设计复核中具有关键性作用，可以对建筑设计质量进行控制，进而生成有效的设计图纸[2]。

2.2施工碰撞检查

将BIM模型与虚拟显示技术相结合，可以实现施工碰撞检测，对施工过程进行模拟，使施工手段更加的完善。以墩身施工为例，通过碰撞检查可以对桥梁部件进行检测，如钢筋、预埋件等，避免构件的相对位置受到影响，保障桥梁构建位置的准确性。若铁路桥梁构件之间存在相互干扰现象，构件的相对位置发生变化，将会引起桥梁整体构件发生改变，导致施工过程产生碰撞问题。通过BIM实施碰撞检查，可以将桥梁构件立体化地进行展示，使构件相对位置更加直观。碰撞检查一般采用3D模拟的方式，它可以清晰地将构件的碰撞情况进行再现。此外，还可以对构件变更情况进行验证，使碰撞问题得到有效地修正。

2.3工程量计算

通过BIM模型可以对铁路桥梁工程量进行计算，确定工程对材料的消耗情况，使工程量得到全面地统计。铁路桥梁施工过程中，需要使用大量的材料，且应用的材料种类众多，若依赖人工进行统计很难实现，而且会降低统计结果的准确性。为了提高统计结果的准确性，可应用BIM模型，建立设计与材料之间的关系，通过桥梁结构设计自动对材料使用情况进行统计，并且生成工程量清单。工程量清单可包括材料的名称、规格、数量、型号等。工程量计算会影响到工程造价的准确性，需要合理对BIM模型进行应用。可采用revit插件进行建模，由GFC插件实现工程量转换，进而对工程量进行精准地统计，保障工程量的统计及计算效率[3]。

2.4可视化交底

铁路桥梁施工过程较为复杂，对于重点问题交底工作难以实施，施工方案传递效果较差，容易导致施工过程出现错误。通过BIM技术可以实现可视化交底，通过4D虚拟动画技术对施工方案进行展示，可使交底工作能够顺利地进行。可视化交底主要流程如下：选择需要交底的工程模型，结合4D技术将桥梁模型加工成动画的形式，使施工过程能够更加直观地进行展示，便于施工方对施工方案进行了解。对桥梁的结构进行剖析，对施工方案进行拆解，将施工过程进行流程化，便于对施工过程进行分配，提高可视化交底的效率。分清交底的重点与难点，该部分的动画需要着重进行展示，并且详细地进行说明，以保障施工的质量。

2.5工序模拟

通过BIM技术可以对铁路桥梁施工工序进行模拟，保障施工方案的可靠性，对施工方案进行验证。工序模拟主要流程如下：明确施工方案，通过BIM模型对施工过程进行模拟，以此来确定施工方案的可行性，保障桥梁施工能够顺利实施，提高施工方案的有效性。对施工过程中存在的安全隐患进行模拟，确定安全隐患的影响范围，并且探究解决安全隐患的方法，以工序模拟的方式进行验证，使安全隐患能够及时消除。对施工工序的效率进行分析，保障施工过程易于实现，对工序实施效果进行检验[4]。例如：在预制构件时，需要对吊装方法进行验证，避免吊装过程中出现安全隐患，使吊装过程能够安全进行。还可对吊装点进行模拟，保证吊装受力的合理性，进而保障吊装作业的合理性。

2.6进度管理

通过BIM技术可以对施工进度进行管理，将时间因素考虑在施工过程中，可提高对施工进度的控制能力。施工进度管理流程如下：确定桥梁工程的工程量，通过工程量来制定施工计划，并且结合施工人员的技术水平，保障施工过程能够顺利地完成。合理地施工计划进行安排，通过BIM模型对工程能否按时完成进行验证，以确定施工方案的合理性，使施工方案能按照计划完成。注重施工方案的分配，既要合理地进行分工，又要注重施工人员之间的配合，保障施工过程的整体效率，提高施工计划的合理性。通过BIM软件对施工计划进行监督，将桥梁工程完成情况输入到软件中，将实际施工情况与计划进行对比，对施工计划执行情况进行分析，便于对进度管理过程进行完善。

2.7成本管理

通过BIM技术可以进行成本管理，对铁路桥梁施工的造价进行评估，提高施工造成的准确性。成本管理主要流程如下：首先，对工程量进行统计，为桥梁工程造价提供依据。通过这种方式，可以提高桥梁造价的准确性，降低施工材料的采购成本。其次，鉴于BIM模型并不具备造成模型信息，需要人工将造价信息输入到BIM模型中，以便其自动对工程造价进行统计，使工程造价结果更加地可靠。然后，工程造价需要与施工进度连接起来，动态地对施工进度进行模拟，以对施工材料用量进行直观地展现，使造价评估过程更加地直观，并从工程整体角度对造价进行认识。最后，需要对成本造成进行实时监控，对施工材料的使用情况进行控制，在保障工程质量的情况下防止施工材料用量超出使用限定，进而保障施工成本管理的严格性。

2.8施工质量控制

通过BIM技术可以对施工质量进行控制，保障施工技术能够正确使用，进而对施工质量进行把控。施工质量控制过程如下：首先，根据BIM模型确定工程中需要应用的技术，将技术与BIM模型进行绑定，以通过BIM模型对桥梁施工过程进行指导，保障技术使用的正确性。通过这种方式，还可以明确技术的应用范围，迅速地确定技术的适用性，提高桥梁施工的效率。其次，制定定期审核计划，对技术施工情况进行监督，确保技术应用的合理性，保障技术能够按照计划进行实施，在技术层面对施工质量进行控制。最后，需要做好技术分类工作，同时确定技术的复杂性，明确技术应用的关键点，以避免施工过程中出现差错，使技术得到有效地应用，提高对施工质量的控制效果。

2.9协同管理

2.9.1协同工作环境在协同管理过程中，需要做好工作环境的协同工作，将模型信息存储在统一的数据库中，为BIM模型管理过程提供便利。协同工作环境管理流程如下：首先，对BIM的专有文件进行构建，使BIM管理模式更加地完善，以保障铁路桥梁模型信息的统一性，使BIM软件工作环境具有协调性。其次，需要做好资源文件的管理。通过BIM技术构建的桥梁模型具有较多的资源文件，如造价信息、技术信息等。这些信息需要与BIM模型构建关系，使文件资源能够与BIM模型形成挂接关系，这样便可通过BIM模型对资源信息进行调用，进而确定造价、技术等信息，对BIM模型的功能进行扩展。最后，做好资源库的管理工作，保障资源库具有充足的空间，提高BIM模型应用的可靠性，使资源空间能够得到协同分配。2.9.2协同工作方法在明确协同工作环境的基础上，需要进一步建立集横向专业与纵向阶段于一体的协同化工作体系。其中，在基于BIM技术进行横向专业方面的协同工作时，可将同类工程的模型资料作为参考对象，避免改动其他的专业模型。而在进行纵向阶段的协同工作时，则需要站在多方参与的角度对外部模型进行参考。在此前提下，再对相应的模型属性进行调整或增加。在协同工作中，还应掌握文件与数据两级管理的技术方法。具体来讲，对于文件数据，可将系统文件管理平台作为主要管理工具；对于模型构件，可将专业工程结构树作为管理工具。实践时，可在两种工具之间建立数据结构，以此实现相关信息的协同共享。除此之外，为了确保BIM技术应用价值的有效发挥贯穿于铁路桥梁工程的施工全周期，还需要建立相应的顶层管理节点，并以单入口、多分支的方式，将工程各部分、各阶段的数据信息串联起来实现统一管理，并不断进行BIM模型及施工方案的调整与完善。2.9.3从参数化到智能化所谓“参数化”，即将物体的空间结构转化为具体数据，并输入到BIM平台当中。这样一来，通过改变不同模型指标的具体数据，即可对模型整体的结构、形状、方位等进行调整，从而达到修改设计方案、满足工程需求的目的。从目前来看，在铁路桥梁工程的施工规划与技术实践中，可结合大数据技术和编程技术，赋予参数化模型以自主检查、自动优化的能力，具体如强化学习、退火算法等。这样一来，最优化BIM模型的生成将更加快捷、精准，相应的人力成本、时间成本也能得到大幅缩减。

2.10施工环境仿真

BIM技术具有环境仿真功能，可以对施工环境进行模拟，并结合BIM模型，可对铁路桥梁设计进行优化。施工仿真分析具有较多的数据量，如进度计划信息、工程量信息等，需要将这些信息元素放到BIM模型中，构建完善的仿真环境，进而完成施工环境的模拟与构建。通过施工仿真可以确定施工方案的可行性，从众多方案中选择适应环境的方案。通过这种方式，可以提高施工方案的合理性，进而提高铁路桥梁施工的质量。将BIM技术与GIS技术相结合，可以让BIM模型与铁路桥梁的实际空间坐标相对应，使BIM模型更加地贴近与桥梁施工实际情况，进而对铁路桥梁进行实景展现。

3结论

综上所述，BIM技术在铁路桥梁施工中具有较高的应用价值，可以提高桥梁设计的准确性，使桥梁结构更加的完善，保障桥梁设计的质量。通过BIM技术可以对桥梁施工进行全方位的管理，对设计、进度、成本等进行管理，能够为管理策略的实施提供支持，使桥梁设计方向更加的合理，进而保障铁路桥梁结构的稳定性。

作者：薛超 单位：中铁十九局集团第一工程有限公司