1.1 BIM简介
BIM技术是指基于先进三维数字设计解决方案所构建的可视化的数字建筑模型(即building information modeling,简称BIM)。BIM技术应用于桥梁、隧道、建筑工程的设计阶段,可以快速建模、模型计算、图纸输出、工程量统计、协同设计、数字信息化施工、施工模拟、创建包含完整工程信息的三维数字模型,实现与施工现场完全一致。
美国、英国、日本、韩国、澳大利亚、新加坡等发达国家已经将BIM技术的推动提升到国家层面上,为BIM技术的推广应用确立了明确的时间表,并且建立了比较成熟的BIM标准及相关制度。2013~2016年,美国工程建设行业承包商高水平BIM技术应用比例从55%增长到79%,澳大利亚从33%增长到71%,英国从23%增长到52%。BIM技术被国际工程界公认为“建筑业生产力革命性技术”。
BIM技术在我国也受到广泛重视,一直以来,政府和行业的主管部门针对BIM技术的应用和推广,做了积极的推动和引导。随着BIM应用范围的不断拓展,其应用于桥梁建设中的成功实例不胜枚举。如中铁二局在承建的林织铁路纳界河特大桥施工中,为了解决项目吊装体量大、拼装要求精等施工技术难题,联合西南交通大学、同济大学的一大批专家进行关键技术攻关,成功将BIM技术应用于纳界河特大桥施工,大大提高了施工的数字化、智能化水平,在大幅度提高施工效率的同时保证了工程质量,顺利实现了大桥主拱精确合龙,开创我国桥梁建设史上BIM技术应用的先河;中国建造股份有限公司联合清华大学提出了基于BIM的桥梁工程设计和施工优化解决方案,包括初步设计优化、施工设计优化、施工工序优化、施工进度优化和施工管理优化等,并结合实际工程项目进行了适用性和成效分析等。
总之,桥梁工程BIM应用主要实现如下目标:提升桥梁的设计质量;提升桥梁项目计划控制,如工程量计划、工期计划、材料计划、造价计划的控制水平;保证项目管理的质量与安全;保证项目运行与维护管理的经济与安全。
BIM软件包括建模软件、方案设计软件、机电分析软件、结构分析软件、深化设计软件、模型综合碰撞检查软件、运维管理软件等。
(1)BIM的建模软件 有Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列,目前应用比较广泛。CAD & BIM软件公司的Bentley建筑、结构和机电系列,Bentley产品在工厂设计和基础设施(道路、桥梁、市政、水利等)领域有无可争辩的优势。Bentley产品中的PowerCivil可解决一些综合性项目,如多专业、跨专业的项目,包含场地、路线、道路、桥梁、建筑、结构、机电等专业。桥梁上部变化多样,变宽、变高,上下、进出匝道多,桥墩样式较多、造型较为复杂,布置麻烦;场地道路交叉口多,工作量大,PowerCivil软件也可以完成。Dassault公司的CATIA,是全球高端的机械设计制造软件,在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的市场地位,应用到工厂建设行业,其建模能力、表现能力十分强大。
本书选择应用较为广泛的Autodesk公司的Revit系列软件进行建模。其利用软件内的梁、柱等各种构件来构建BIM,可以帮助设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的土木工程。Autodesk Revit、Revit MEP和Revit Structure软件的功能,内容涵盖了全部建筑、结构、机电、给排水和暖通专业,是BIM领域内为知名、应用范围广泛的软件。
(2)BIM的模型综合碰撞检查软件 常见的有Autodesk Navisworks、Bentley Projectwise Navigator和Solibri Model Checker。本书采用Autodesk Navisworks进行桥梁的施工模拟。
(3)BIM的进度管理软件 有Autodesk Navisworks软件。Navisworks原为全球软件供应商,从事向设计及施工领域提供三维协调、协作和流程软件,向设计协调、冲突检测到施工仿真多个领域的应用软件开发,致力于帮助施工、厂房和船舶设计领域的客户充分发掘三维数字设计的巨大优势。Autodesk Navisworks产品的项目预览功能支持设计仿真与整个项目分析。Naviswoks Manage能够精确地再现设计意图,制定准确的四维施工进度表,超前实现施工项目的可视化。本书采用Autodesk Navisworks进行桥梁的进度管理。