2007年，政府宣布计划在瑞士阿尔卑斯山脉的塔米纳(Tamina)山谷设计和建造一座桥梁。因为周围的山体滑坡经常将道路损毁，通往山谷的现有道路急需维修。该地区的土木工程师认为，从长远来看，在山谷上建一座桥要比不断维修谷底的道路更经济、安全。

　　历时4年，塔米纳峡谷大桥建成通车。该桥为非对称混凝土拱桥，全长417米，主跨长265米。拱肋及桥面结构足够坚固，可以承受来自山区峡谷的强风，以及抵抗地震。与此同时，外形美观又轻巧，用料经济。由于该桥在设计时，利用复杂的BIM软件解决了在陡峭山体两侧不同高度建设的难题，使得这座既轻薄优雅，又结构强大的峡谷大桥成为可能。

　　详细的设计建模

　　Allplan公司的品质部主管、BIM技术的早期支持者Daniel Bittrich表示:“最初，政府和承包商并不确定该设计能否建成。因此，设计师必须提供一个非常详细的模型。而这个模型是在BIM中创建的，由于软件中允许使用细长的截面，这使得桥梁可以建造得更为优雅，同时节省材料和成本。”

　　BIM与CAD完全不同。Bittrich进一步解释说，“使用CAD，你可以像使用数字绘图板一样使用软件来创建线条、阴影、文本等。然而，使用BIM，却可以创建一个三维模型，并将其用于传输、协作、模拟和优化。同时，这个BIM设计模型，还可以用于可视化、成本估算、结构和能源分析，协调设计人员、承包商和业主。”

　　使用BIM进行设计的优点之一是，与传统绘图方法相比，它可以让工程师们追求更漂亮、更新颖的设计。Bittrich说:“如果你所能做的就是基于传统的图纸进行设计，那么在美学层面上，它们可能不会像你的竞争对手所做的那样令人惊叹，因为你缺乏数字建模专业的前沿设计能力。你的设计也会消耗更多的能源，导致更多的二氧化碳排放。他们可能会为技术设施分配空间，但这些空间最终可能会在建设结束时被浪费掉，因为事实证明这些空间并不被需要。”Bittrich接着解释了为什么不使用最新的BIM技术将会损害公司的声誉。“最糟糕的可能是，你所在的咨询公司不会再招收到年轻的人才。因为谁想在电脑上画图赚钱，而不是像电子游戏那样在电脑上创建数字模型呢?”

　　BIM值得花时间和精力吗?

　　目前的BIM设计过程包括三个主要部分：跨学科协作、结构性检查、成本优化。

　　设计过程中的每一个主体——道路工程师、桥梁工程师、结构工程师、岩土工程师，都有不同的角色定位，需要不同的信息来完成他们的工作。他们一般通过维护自己的文档，来获取并处理在各自的工作中需要了解的内容。

　　Bittrich说:“道路工程师通常对桥梁设计的细节不感兴趣，也可能对某一特定地点带来的地质问题不感兴趣。然而，他们各自的模型和文档却都需要描述同一个项目。因此，当工程师们将这些模型上传到像Bimplus这样的BIM平台上时，所有不同专业的模型结合起来，会很容易发现冲突和不一致，然后可以在协调会议上讨论和解决这些问题。”

　　一旦发现冲突，会导致产生昂贵的费用，并且会在解决冲突问题时使项目进展滞后。例如，如果预制桥面板与支座或梁的安装相冲突，在使用CAD设计的项目中，这种情况可能直到施工到那一阶段时才会显现出来。在BIM中，问题甚至可以在工作开始之前就被发现和纠正，并确保项目的每一位参与者都能在同一个平台上进行交流。

　　为达到精确设计这一目的，特殊的软件工具可以进一步加强对桥梁或结构“可建造性”的分析。这些解决方案通过分析“联合模型”来发现潜在的问题，“联合模型”将不同工程师使用的各种单独的模型数据组合成一个完整的模型。这个基于规则的检查软件，不仅可以发现和报告整体设计中的潜在冲突，还可以验证它是否符合建筑规范和政府法规。

　　Bittrich说:“BIM当然可以帮助承包商获得比通常少很多错误的设计，并使他们更容易在截止日期和预算前完成工作。这显然也符合项目所有者的利益。”业主将从减少建设延误的成本和更准确的投标中获得更大的益处。一旦大桥建成，维修将会更加容易，检查也不会那么麻烦。

　　就建筑环境而言，BIM可以预测结构对周围区域的影响，例如施工现场环境的破坏对周围的影响，以及桥梁的最终外观与周围环境的和谐性，这两者在人口密集的城市地区都显得尤为重要。

　　我们已经看到BIM如何帮助利益相关者改善合作，防止冲突，所有这些都有助于成本优化。然而，有时听到的关于BIM的反对意见之一是，对于软件的投资，以及学习BIM软件所耗费的成本较大，例如工程师们难以改掉以往的设计习惯。

　　Bittrich说:“BIM是否值得花时间和精力?这并不是一个问题。事实上，如果一家咨询公司不拓展BIM能力，它迟早会倒闭。非BIM设计更容易出现漏洞和成本超支。”虽然很难精确计算BIM项目所节省的成本，但他补充说，“如果没有BIM的介入，由于许多细小的问题被忽略，因此设计的过程会变得非常流畅。但当这些问题在建筑工地暴露出来时，就已经为时过晚。设计必须改变，这需要花费时间和金钱，重要的结构可能需要重新设计，可能会有其他不可预测的费用和延迟。也许在冬天来临之前，建筑无法完工。新的软件可能在某一时刻开始发挥作用。业主可能会超出预算，要求进一步修改以降低成本。这就是项目失控的原因，造成了数年的拖延，而且产生的费用是最初预估的好几倍。BIM能够显著降低此类事情发生的风险。这才是它的真正价值所在。”

　　BIM的未来将走向何方?Bittrich给出的回答是，在设计阶段之外使用它，并在整个施工过程中使用它，这也是一项现在正在进行的工作。“在未来，BIM将不仅仅局限于在设计和施工中使用，”Bittrich说，“其中创建的数字模型将直接用于制造和建设。推土机将完全由计算机控制，机器人将焊接并进行砌体工作。BIM也将应用于施工后的设施管理。”

　　他预测，BIM将变得更加强大，并将被授权用于重要的项目，就像现在许多国家正在推广应用的一样。“20年后，没有人能想象没有BIM的建设项目，在我们这个时代是如何完成的。”

　　资料来源 / ALLPLAN Whitepaper

　　本文刊载 /《桥梁·BIM视界》杂志 2019年 第3期 总第10期

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