中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
隨著《中國(guó)制造2025》的強(qiáng)國(guó)綱領(lǐng)及“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出，信息化迎來(lái)巨大的應(yīng)用發(fā)展空間，以BIM技術(shù)為代表的新型信息技術(shù)價(jià)值凸顯，BIM逐漸成為許多工程項(xiàng)目的準(zhǔn)入門(mén)檻。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年理論研究與工程實(shí)踐，BIM正在快速而深遠(yuǎn)地影響著橋梁工程建設(shè)，已逐漸成為提高橋梁技術(shù)水平與管理效能的重要信息化手段。
目前，橋梁工程BIM技術(shù)應(yīng)用仍以單點(diǎn)為主，且各工程應(yīng)用對(duì)象、實(shí)施主體、策略重點(diǎn)皆不完全一致。因此，為宏觀了解BIM技術(shù)在橋梁工程的應(yīng)用現(xiàn)狀、價(jià)值點(diǎn)分布、存在的問(wèn)題等，有必要對(duì)橋梁工程BIM應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)研和分析。
橋梁應(yīng)用調(diào)研
本文選取20座橋梁進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用調(diào)研，調(diào)研對(duì)象涉及不同結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)復(fù)雜度，從空心板梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，到鋼桁梁橋、鋼桁拱橋、斜拉橋、懸索橋等，包括各種小、中、大跨度（15.2m~1 092.0m），功能涵蓋公路橋、市政橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、景觀橋。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，分析橋梁BIM的應(yīng)用軟件及各階段BIM應(yīng)用點(diǎn)。
軟件：適用領(lǐng)域各有側(cè)重
Tekla、Bentley、Revit、CATIA等主流BIM建模軟件在20座橋梁中皆有應(yīng)用。
橋梁結(jié)構(gòu)BIM建模以Revit、CATIA和Tekla 3款軟件為主。若橋梁簡(jiǎn)單按材質(zhì)劃分，混凝土橋梁以Revit為主，Tekla專長(zhǎng)于鋼橋，CATIA在鋼橋和混凝土橋梁中都有成熟應(yīng)用，特別是異形或復(fù)雜構(gòu)型的鋼結(jié)構(gòu)。
① 不同建模軟件應(yīng)用分布情況
（注：1.Autodesk Inventor Professional劃歸于Revit統(tǒng)一考慮；2.新白沙沱大橋采用CATIA和Tekla 2種軟件，按2座橋梁計(jì)）
設(shè)計(jì)：應(yīng)用重點(diǎn)有待改變
設(shè)計(jì)階段基于BIM軟件有很多價(jià)值點(diǎn)，調(diào)研主要探討參數(shù)化建模、族庫(kù)（模板）、設(shè)計(jì)復(fù)核（差錯(cuò)漏碰）、工程量統(tǒng)計(jì)、正向設(shè)計(jì)、與有限元結(jié)合、二維出圖應(yīng)用情況。
設(shè)計(jì)階段應(yīng)用重點(diǎn)在于二維出圖、設(shè)計(jì)復(fù)核、工程量統(tǒng)計(jì)?？紤]二維出圖多基于BIM軟件本身自動(dòng)生成，且BIM設(shè)計(jì)多數(shù)是基于二維的翻模，因此二維出圖僅僅是價(jià)值點(diǎn)的探索，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)際意義不大。工程量統(tǒng)計(jì)本身對(duì)應(yīng)于精細(xì)化建模，模型精度若達(dá)不到相應(yīng)的程度（施工圖設(shè)計(jì)LOD350），工程量統(tǒng)計(jì)結(jié)果也僅是參考。
② 設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)分布情況
實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)復(fù)核價(jià)值點(diǎn)比較突出，若與其他專業(yè)協(xié)同后更是如此（僅有1座橋采用了協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)）；參數(shù)化建模與族庫(kù)搭建有利于設(shè)計(jì)BIM成果的積累；與有限元軟件結(jié)合將會(huì)避免重復(fù)建模，提高分析效率，也是設(shè)計(jì)階段未來(lái)探索的重點(diǎn)。
施工：應(yīng)用與需求不匹配
施工階段的根本需求促使從基于BIM軟件功能級(jí)應(yīng)用到項(xiàng)目級(jí)應(yīng)用轉(zhuǎn)變。本階段應(yīng)用點(diǎn)主要包括：可視化交底、4D虛擬施工、進(jìn)度管理、信息管理、移動(dòng)端、施工監(jiān)控、安全質(zhì)量及成本管理。
施工階段應(yīng)用重點(diǎn)在于可視化交底（程度1、2）、4D虛擬施工、進(jìn)度管理，部分橋梁（4座）應(yīng)用重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)，施工階段僅探索了可視化交底和4D虛擬施工。
③ 施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)分布情況
施工階段若僅依靠BIM軟件，滿足不了現(xiàn)場(chǎng)管理需求。因此，不少橋梁（8座）結(jié)合實(shí)際需求，研發(fā)或采用商業(yè)BIM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和信息管理。不同系統(tǒng)的信息管理各有側(cè)重，有的側(cè)重施工工藝管理，有的側(cè)重過(guò)程管理，但涉及到成本、機(jī)械、勞務(wù)等方面的相對(duì)較少。
考慮BIM共享特征和信息的完整性，應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到施工的上下游（物料追蹤、鋼結(jié)構(gòu)制造、施工監(jiān)控等），如9座鋼橋中有5座探索了鋼橋制造BIM技術(shù)應(yīng)用。
運(yùn)維：實(shí)際應(yīng)用還未涉及
由于調(diào)研的橋梁多數(shù)處于建設(shè)期，因此運(yùn)維階段BIM技術(shù)具體應(yīng)用點(diǎn)還未涉及，但一些橋梁如滬通長(zhǎng)江大橋、甌江北口大橋等，在實(shí)施過(guò)程中也提出了建養(yǎng)一體化、橋梁BIM全生命周期應(yīng)用的規(guī)劃，從理念上涵蓋了運(yùn)維階段的應(yīng)用，反映了BIM技術(shù)應(yīng)用的連貫性和可持續(xù)性。
價(jià)值點(diǎn)再分析
精細(xì)化建模
無(wú)論設(shè)計(jì)階段還是施工階段，BIM應(yīng)用必須有項(xiàng)目級(jí)的建模標(biāo)準(zhǔn)，否則精細(xì)化建模無(wú)從談起。同時(shí)，建模的精細(xì)度(涉及幾何信息和非幾何信息)應(yīng)以后期應(yīng)用為根本導(dǎo)向，兩者不可分割獨(dú)立，否則可能存在BIM模型無(wú)法滿足應(yīng)用需求的風(fēng)險(xiǎn)。
可視化技術(shù)交底
可視化技術(shù)交底是一個(gè)較籠統(tǒng)的價(jià)值點(diǎn)，可根據(jù)深度的不同，分為2個(gè)等級(jí)。程度1是通常的三維視圖，所見(jiàn)即所得，通過(guò)軟件（如Autodesk InfraWorks）功能完成漫游展示；程度2類(lèi)似3D作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，對(duì)某個(gè)工序或施工工藝進(jìn)行模擬，起到可視化培訓(xùn)功能。因此，程度2在應(yīng)用深度上更有價(jià)值。
4D虛擬施工
目前，4D虛擬施工主要是根據(jù)計(jì)劃時(shí)間節(jié)點(diǎn)，按照結(jié)構(gòu)施工順序的模擬或再現(xiàn)樁基、墩臺(tái)、梁部及橋梁附屬等結(jié)構(gòu)的生成（從隱藏到顯現(xiàn)），其發(fā)揮的作用有限，很難涉及施工方案的優(yōu)化。例如，連續(xù)剛構(gòu)橋施工可以通過(guò)4D虛擬施工動(dòng)畫(huà)模擬，但合龍順序是先邊跨后中跨合龍，還是先中跨后邊跨合龍，無(wú)法通過(guò)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行優(yōu)化，只能通過(guò)專業(yè)知識(shí)評(píng)估。
施工管理
雖然BIM在施工管理中發(fā)揮了很大價(jià)值，但離真正滿足施工單位實(shí)際需求還有很大差距。施工關(guān)注“人料機(jī)法環(huán)”，BIM應(yīng)用重點(diǎn)在于“法”，對(duì)于專業(yè)技術(shù)人員，BIM現(xiàn)階段的價(jià)值點(diǎn)屬于錦上添花，而實(shí)際工程特別關(guān)注的勞務(wù)分包、物資管理、機(jī)械租賃、成本核算還幾乎未涉及。當(dāng)然，這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，不僅需要BIM技術(shù)的進(jìn)一步成熟，同時(shí)還涉及配套機(jī)制、管理方法等的升級(jí)。
通過(guò)對(duì)20座橋梁BIM技術(shù)應(yīng)用樣本分析，總結(jié)出以下特點(diǎn)：
1.BIM技術(shù)應(yīng)用范圍廣。不僅應(yīng)用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特大型橋梁結(jié)構(gòu)中，在常規(guī)的中小跨度橋梁也有所普及。應(yīng)用階段以設(shè)計(jì)建造為主，運(yùn)維階段應(yīng)用相對(duì)較少，但部分橋梁也提到和正在踐行BIM全生命周期的應(yīng)用。
2.以BIM為代表的信息技術(shù)與橋梁工程應(yīng)用逐步融合，構(gòu)建了從物質(zhì)實(shí)體世界，向數(shù)字化架構(gòu)發(fā)展的生態(tài)模式。
3.少數(shù)橋梁采用BIM正向設(shè)計(jì)，其余大多是基于施工階段應(yīng)用而反推設(shè)計(jì)BIM的三維翻模，一般沒(méi)有考慮與其他專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。
4.建模軟件以Revit、CATIA、Tekla為主，總體上混凝土橋梁以Revit為主，鋼橋以CATIA和Tekla為主。單一BIM軟件解決不了所有問(wèn)題，隨著應(yīng)用深入，有向多個(gè)軟件共同應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì)。
5.BIM技術(shù)從單軟件的功能級(jí)應(yīng)用，逐漸向多端系統(tǒng)平臺(tái)、集成管理等方面靠攏。
6.隨著鋼結(jié)構(gòu)的普及，鋼橋BIM技術(shù)應(yīng)用逐步輻射到施工的上游即制造階段，鋼橋制造BIM技術(shù)應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)。
7.基于BIM施工管理挖掘了多個(gè)功能價(jià)值點(diǎn)，但應(yīng)用范圍主要集中在“法”，與施工本身需求還需進(jìn)一步融合。
應(yīng)用探討
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究
BIM技術(shù)在橋梁工程領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)際上沒(méi)有現(xiàn)成標(biāo)準(zhǔn)，主流軟件也鮮有成套功能，只有從底層標(biāo)準(zhǔn)抓起，才能逐步向標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)。因此，BIM實(shí)施要遵循頂層設(shè)計(jì)，如果僅孤立存在，對(duì)行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展益處不大。
目前，鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架初步形成，編制并發(fā)布了《鐵路工程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分解》《鐵路BIM信息分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》《鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)》等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，為BIM技術(shù)應(yīng)用提供了可供參考的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是從設(shè)計(jì)源頭出發(fā)，許多分類(lèi)和編碼未必涵蓋或不適用于施工、運(yùn)維階段，同時(shí)主流軟件的支持還需要一定時(shí)間。因此，應(yīng)以已有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合發(fā)展定位或工程應(yīng)用的實(shí)際情況，逐步補(bǔ)充和優(yōu)化，摸索適合自身的編碼體系或?qū)嵤┬袨闇?zhǔn)則。
BIM成熟度
BIM實(shí)施過(guò)程中有一個(gè)BIM成熟度模型（稱為Bew-Richards BIM成熟度模型），分為0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)，級(jí)別越高，表明BIM應(yīng)用越成熟。如果將BIM技術(shù)應(yīng)用成熟度與鐵路工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比，兩者有相似之處。
目前我國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)方法以容許應(yīng)力法（0級(jí)）為主，考慮與國(guó)內(nèi)外主流設(shè)計(jì)方法的接軌，經(jīng)過(guò)多年努力，編制完成《鐵路橋涵極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)暫行規(guī)范》，但配套的計(jì)算軟件、設(shè)計(jì)理念仍是基于容許應(yīng)力法。通過(guò)梳理橋涵極限狀態(tài)法試設(shè)計(jì)成果，中國(guó)鐵路總公司已啟動(dòng)推進(jìn)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（概率極限狀態(tài)法）的編制工作，預(yù)計(jì)不久即將進(jìn)入容許應(yīng)力法與概率極限狀態(tài)法并行期（1級(jí)），再經(jīng)過(guò)不斷的應(yīng)用積累和實(shí)踐檢驗(yàn)，最終會(huì)全面實(shí)施概率極限狀態(tài)法（2級(jí)）。
與設(shè)計(jì)方法類(lèi)似，我國(guó)鐵路工程結(jié)構(gòu)BIM設(shè)計(jì)以二維圖為基礎(chǔ)（0級(jí)），少數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維BIM設(shè)計(jì)。目前全路選定17個(gè)BIM試點(diǎn)項(xiàng)目，以BIM設(shè)計(jì)協(xié)同為主線，驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，探索BIM成果的驗(yàn)收、審核、轉(zhuǎn)發(fā)、歸檔等管理模式，近期正邁向二維與三維過(guò)渡期（1級(jí)），發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)的協(xié)同（2級(jí)）。
未來(lái)，基于協(xié)同的BIM設(shè)計(jì)不可避免，考慮到BIM應(yīng)用配套條件與工程師應(yīng)用習(xí)慣，二維與三維過(guò)渡期將在一定時(shí)間內(nèi)存在。另外，從性價(jià)比方面考慮，二維與三維并存也有其合理性，如鋼筋布置圖，二維圖紙表現(xiàn)鋼筋的布置非常簡(jiǎn)潔，易于工程師認(rèn)知。針對(duì)偶爾不可避免的碰撞，只要按照主次的原則，適當(dāng)調(diào)整普通鋼筋的位置，對(duì)結(jié)構(gòu)整體受力性能影響不大，但可避免繁瑣的鋼筋建模。
BIM價(jià)值從量變到質(zhì)變
BIM技術(shù)被譽(yù)為工程領(lǐng)域的第二次革命，對(duì)行業(yè)的影響是顛覆性的。鐵路建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理中強(qiáng)調(diào)工廠化、機(jī)械化、專業(yè)化、信息化，BIM技術(shù)能夠很好地將各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)，是形成標(biāo)準(zhǔn)化的重要途徑和切入點(diǎn)。
基于簡(jiǎn)單、即時(shí)反饋的實(shí)用主義角度出發(fā)，BIM價(jià)值和意義主要體現(xiàn)在可視化、綜合管線碰撞等功能級(jí)應(yīng)用，而其他深層次價(jià)值（如流程再造、管理升級(jí)等）由于需要量變積累，配套條件或機(jī)制不成熟，導(dǎo)致使用者不愿、不敢或者不能在這方面進(jìn)行深入探索。
因此，BIM價(jià)值的真正落地需要時(shí)間和條件，不僅應(yīng)從上到下加以政策引導(dǎo)，更重要的是從下到上自覺(jué)發(fā)揮主觀能動(dòng)性，最終實(shí)現(xiàn)從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變。
專業(yè)為主 需求為王
目前BIM從業(yè)人員多以建模人員為主，涉及專業(yè)技術(shù)人員的較少，考慮到知識(shí)的傳遞和積累過(guò)程，可以認(rèn)為這是BIM技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)階段。
隨著B(niǎo)IM與專業(yè)的深度融合，BIM技術(shù)作為手段和工具的特點(diǎn)凸顯，若仍采用原有組織模式，極有可能出現(xiàn)研發(fā)方向與實(shí)際功能需求脫節(jié)、研發(fā)成果與真實(shí)需要兩張皮的現(xiàn)象。因此，在BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)以專業(yè)為主，以解決專業(yè)實(shí)際問(wèn)題為研發(fā)導(dǎo)向。
信息模型與數(shù)據(jù)模型
BIM是橋梁工程全生命周期管理的信息載體，每個(gè)階段都由相應(yīng)的建筑模型、過(guò)程模型和決策模型構(gòu)成，但不同階段模型的精度、深度和廣度相差較大。
BIM是面向?qū)ο蟮模瑧?yīng)用對(duì)象不同，幾何精度和信息深度等級(jí)不同，導(dǎo)致不同階段BIM模型也不同，運(yùn)維階段信息模型最豐富。因此，基于BIM全生命周期實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)模型的無(wú)損傳遞，數(shù)據(jù)積累得越多，通過(guò)與專業(yè)的融合，就越有可能得到有價(jià)值的信息，轉(zhuǎn)化為知識(shí)直至智慧的依據(jù)就越充分，BIM的深度應(yīng)用即是DIKW（數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧）模型的流程化實(shí)現(xiàn)。
橋梁BIM已取得很多有價(jià)值的應(yīng)用點(diǎn)，BIM和信息化技術(shù)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)已在業(yè)內(nèi)形成共識(shí)。目前，BIM的應(yīng)用重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)和施工，并逐步向全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、全生命周期的實(shí)施邁進(jìn)。通過(guò)對(duì)橋梁BIM應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、BIM成熟度、BIM價(jià)值時(shí)效性、BIM應(yīng)用需求導(dǎo)向、信息模型與數(shù)據(jù)模型的思考，我們確信，BIM價(jià)值的充分發(fā)揮更離不開(kāi)專業(yè)本身、技術(shù)發(fā)展、行業(yè)發(fā)展、管理機(jī)制、人員構(gòu)成等配套條件的成熟。（轉(zhuǎn)載于橋梁雜志）
