从BIM技术在昭君黄河特大桥上的应用 看项目价值的落地问题

在BIM技术不断推广应用的过程中，带动了传统管理模式的信息化改变，同时在技术层面推动了以人工智能、大数据、云计算和物联网等智能信息技术在工程全生命周期的应用。然而， BIM技术应用在现阶段所体现出来的价值效益，主要集中在基于模型本身的应用层面，并且已经获得广泛的认可。相比之下，虽然基于模型的协同管理应用和生产方式提升更具价值，但是由于传统模式、历史沿革所形成的行业壁垒，还无法在实际的生产管理过程中展示出其应有的经济及管理效益。

在包茂高速公路包头至东胜段改扩建工程包头西连接线控制性工程昭君黄河特大桥的建设中，相关人员开展BIM技术在工程设计、施工和运维全生命周期的应用研究，探索BIM技术在桥梁工程设计技术、施工管理和监控、建养一体化信息融合、结构性能评估等方面的应用价值。本文结合现场应用实践，提出一些BIM技术应用的总结与思考。

筹划BIM的全生命周期应用

昭君黄河特大桥为包茂高速公路包头至东胜段改扩建工程包头西连接线控制性工程，位于包头市与鄂尔多斯交界处，全桥总长4.3km，共20联，分为主桥、北跨堤桥和南跨堤桥、北岸和南岸的滩地引桥。其中主桥一联长度达1520m，为85m+9×150m+85m波形钢腹板连续梁，建成后将成为国内联长最长的梁式桥。

昭君黄河特大桥是交通运输部第一批公路钢结构桥梁示范工程，是包茂高速公路包头至东胜段改扩建项目品质工程、智慧工程建设的关键控制性工程。工程建养自身也面临超长联、大跨度、高温差、新工艺等建设环境和结构体系特点，有必要从BIM技术研发、科研创新角度，提升特长联大跨径波形钢腹板桥梁的信息化、智能化建管水平。

昭君黄河特大桥从工程可行性研究阶段开始，筹划BIM技术全生命周期应用。在充分调研和总结全国公路行业BIM技术应用现状及不足的基础上，项目从规划设计就开始使用BIM技术，着力实现使用BIM模型串联设计、施工和运维信息，充分发挥BIM技术在工程全生命周期的应用价值。

特长联大跨径波形钢腹板连续BIM技术应用研究思路

基于BIM的工程全生命周期应用

BIM模型技术研究及应用

在设计阶段，项目研究BIM参数化模块化建模技术，将BIM技术与特长联大跨径波形钢腹板桥梁设计方法和结构特性相结合，形成适应特长联大跨径波形钢腹板桥梁的基于BIM技术模块化、参数化设计方法。同步建立特长联大跨径波形钢腹板的标准构件库，实现构件和修改引擎参数化，为工程设计提供标准化构件的快速调用与高效修改，便于快速建模与重复利用，提高设计效率。

项目研究BIM参数化建模和有限元分析软件分析计算的统一融合技术，通过参数化建模的方式生成三维BIM模型，导入自主研发的有限元分析软件进行结构分析计算，实现高效的全桥整体设计和分析计算过程。对于局部构件，将BIM三维模型局部导入有限元计算软件计算，通过计算结果修订三维模型，从而实现建模和分析计算的高效统一。

昭君黄河特大桥主桥BIM精细化模型

根据桥梁结构特点，结合有关技术要求，建立满足BIM设计阶段应用需求的桥梁BIM模型，并利用BIM技术对设计方案进行优化。在融合BIM结构模型和工程场地模型的基础上，制作了全桥设计方案虚拟漫游可视化视频和音频，便于设计意图的充分展现，实现设计技术可视化交底等。

昭君黄河特大桥全景模型

在施工阶段，利用BIM技术进行施工现场布置模拟，根据绿色施工、安全文明施工的要求，建立三维的现场场地平面布置，布设临时建设（临建工程）。

基于BIM的场地优化布设

基于精细化BIM模型，进行项目总体虚拟建模模拟、关键工艺施工交底等，形成从基础到上部结构的特长联大跨径波形钢腹板桥梁施工工艺库。针对采用的新型顶底板错位施工工艺，建立BIM模型辅助设计变更，同步制作新型挂篮顶底板错位施工可视化方案，从便捷的可视化角度辅助交流汇报和方案细节讨论。

施工工艺库及可视化交底

BIM系统平台研发及应用

结合本项目依托工程的实际需求，迭代研发，寻求BIM技术实施价值及关键应用点，从研究角度探求BIM管理平台研发关键技术、实施方式及效益。

针对工程全生命周期BIM技术应用，项目搭建基于互联网的昭君黄河特大桥BIM+GIS建养一体化系统平台构架，以BIM模型为基础，以数据为核心，将工程结构化和非结构化数据信息进行集成，解决工程设计、施工和运维不同阶段信息转移遗漏和难以共享的问题。

平台由数据层、模型层和功能模块层3个部分构成。其中数据层是一个中央数据库，包含了桥梁工程在整个生命周期信息，通过该中央数据库，实现了信息在不同阶段、不同参与方之间的传递和共享；模型层是该管理框架的核心部分，链接着数据层和功能模块层；功能模块层是BIM在全生命周期中不同阶段的主要应用，每一个BIM应用都是一个子BIM模型，根据建设项目管理的需求不同、目标不同，功能模块可适当地扩展或改变。

在目前桥梁所处的建设期，承接设计信息，研发基于BIM+GIS施工协同管理平台，实现基于BIM+GIS的构件级信息查询，施工进度、质量、安全和文档等信息化协同管理；研发BIM+施工监控量测信息化管理性能，集成反映结构线形和受力状态的施工过程力学性能。根据现场施工总体管控要求，在BIM施工管理平台的基础上，提炼关键项目施工信息化管理信息，搭建项目大屏幕动态展示系统，包含项目简介、关键模拟分析动画、重点节点动态、反映实时进度的BIM+GIS模型、人员统计信息、质量安全管理信息、工程总体进度信息等。

BIM价值在于其信息共享及在设计、施工和运维全生命周期的传递。目前，国内很少有BIM全生命周期应用案例，建设期信息传递以及运营期平台应用还存在很多技术难题。昭君黄河特大桥现阶段处于上部结构施工过程中，建设期BIM模型及信息传递机制、运营期建养一体化平台应用目前也处于研究过程中。

推动BIM价值落地

昭君黄河特大桥BIM技术工程全生命周期应用规划及实施于设计阶段，与工程建设同步推进，针对BIM应用难以实际落地的难题，以现场需求为导向，以经济和技术效益为目标，推动BIM应用在项目层面的价值落地。项目实践过程也历经坎坷，总结及思考如下。

BIM效益应理性对待，深挖应用点

目前BIM应用的基础和现状不可过分高估。一部分人在BIM实施初期没有看到预期效果，便对BIM应用持否定或消极态度，认为“BIM只是炒热点”“只是三维模型展示”等。实际上，BIM技术作为国家和行业力推的关键技术，其长远价值毋庸置疑，BIM扮演的角色是传统土建行业实现信息化、智能化产业创新升级的载体和平台，需要国家和行业层面持续不断地推进。具体到项目层面，我们应根据项目的实际需求，挖掘一些应用点，一步一步推动BIM应用在项目层面的价值落地。保持理性思维，坚持推动BIM技术的渐进性发展，最终才能实现BIM的“大价值”。

BIM与传统施工监控、健康监测的业务融合

施工期施工监控、运营期健康监测是桥梁建设和运营过程中关于桥梁安全的重要业务，是通过监测施工过程和运营过程中桥梁的环境条件、荷载作用以及结构响应，进行结构安全评估和预警决策。

传统桥梁施工监控量测已开展多年，但在现场实施过程中有很大一部分工作往往流于形式，数据采集透明度低，几乎不可追溯。传统健康监测面临的一大难题是工程建设期信息获取难度大，或者准确性低。运营期高效准确进行桥梁管养和安全评估的前提是，需要一个准确记录了施工过程各种可见或不可见的多维建设信息资料。基于这些真实的建设期信息，结合运营期健康监测信息，才能保证分析评估的准确性。BIM的价值是设计、施工阶段各种关键信息的载体和平台，是信息化高效准确管理的载体，加强BIM信息化系统平台与传统桥梁施工监控、健康监测业务的融合，可以很好地解决以上提到的目前传统施工监控和健康监测面临的难题。目前，三者的深度融合在国内外未有实施先例，无论是设备成本投入和长远经济效益，还是业务管控方式和行业创新应用，都是值得研究和探索的问题。

BIM数字化复合型人才培养

无论从现阶段BIM技术工具出发，还是基于未来的协同管理创新模式来看，其应用推广的趋势已不可阻挡。BIM作为一种工具手段和平台，技术研发和现场实施同等重要，涉及专业面广，不仅需要BIM专业软件技术人才，更需要复合型实施人才。包括建设管理单位、设计单位和施工单位，都应重视BIM人才的培养，要掌握基本知识技能，理解BIM实施理念，共同推动BIM技术的发展和价值实现。

本文刊载 / 《桥梁 · BIM视界》杂志

2020年 第4期 总第15期

作者 / 白志平 程潜 陈洪彬等

作者单位 / 内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司

中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司

中交公路规划设计院有限公司

编辑 / 王硕

美编 / 赵雯

责编 / 陈晨

审校 / 裴小吟 廖玲

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