在钢桥工程领域BIM技术已经得到广泛的应用[1]，但在建造过程中，能够精细化、可视化和智能化的BIM技术还有待扩展。本论文就以“西安外环高速公路（南段）LJ-5标段”钢箱梁专项施工方案为依托，阐述钢桥智能化建造过程中精细化BIM的重要性，充分展示钢桥智能建造过程中的核心-“BIM+二维码”。

       1.引言

       在工程项目中，BIM技术被广泛的应用于工程建设的各个领域[2]，因此BIM技术的应用加速了施工管理工作向着精细化、可视化、智能化的方向快速发展[3]。BIM技术虽然高效，但该技术需要计算机等设备或平台才可展示，对于现场施工来说较为不便。在当今的互联网时代，二维码技术已经被广泛普及，该技术的方便性受到了使用者的广泛认同，且运用于多个行业。因此将BIM技术结合于二维码技术，能使更多的参与桥梁智造的相关人员利用手机的扫码功能，阅读二维码中基于BIM模型展示的相关重点。因此在桥梁智造过程中引进“BIM+二维码”技术，真正的目的是让更多的相关参与人员能直观的理解并简单掌握制造、安装过程中的相关技术环节，并通过二维码进行施工全过程的追溯和维护，将BIM技术落到实处，工程人员真正实现了末端共享，BIM管理的新思维的应用。本文章以西安外环项目匝道桥为背景，阐述“BIM+二维码”在钢桥智能建造过程中的具体应用。

      2.项目简介

      西安外环高速公路（南段）LJ-5标段起于西安市高新区五星街道，途径西沣路，终于长安区滦镇党旗寨村附近，桥梁主线第九联采用钢箱梁；钢箱梁架设于34#墩至37#墩，孔跨设置为左右幅42+60+42m等截面斜腹板钢箱梁，梁高2.6m，采用单箱四室截面。该联左幅桥面横坡为2%，采用梁底楔形块调整，铺装等厚；右幅为变横坡，采用梁底楔形块和桥面铺装共同调整。钢箱梁顶底板平行，中腹板铅锤，边腹板按1:4斜率设计。该桥梁的制作工艺为场内组装箱体，场外分段吊装。施工过程主要分为：智能化设计、智能化制造和智能化施工这3个主要环节。本工程的桥梁主题结构及二维码添加如下图1所示：

外环项目主线左幅BIM模型

钢箱梁断面结构模型

图1 钢箱梁左右幅主体结构BIM模型

 

        2.智能化设计

       本项目工程的智能化设计阶段主要体现在根据工程项目要求，建立BIM模型，优化输出。在实际操作中，综合考虑了路线平曲线、竖曲线等线形的空间曲线为基础，利用设置全局变量、关联方程式、条件压缩、装配关系参数化等技术，建立全桥模型。后续路线如有变更，仅需将空间曲线三坐标批量导入更新，即可完成路线变更;相应的，仅需调整相关变量参数值，即可完成结构的快速变更。

 

图2 钢箱梁三维空间曲线参数化坐标

 

       设计的智能化，可以实现快速建模、快速修改，缩短时间，提高设计效率，目前也主要体现在参数化建模。未来BIM技术的推广应用是不可逆转的趋势，各协同设计单位建立的BIM模型将经过反复论证及修改，智能化设计的必要性不言而喻。

       3 “BIM+二维码”技术在制造智能化中应用

       3.1出施工图阶段

       3.1.1西环外环项目桥钢箱梁的结构特点

       本项目钢箱梁横向宽度的连续变化，使用传统的二维放样误差较大，现场拼接较麻烦。因此使用BIM技术可以对整个桥梁进行三维建模，并且导出各个零件的施工图标注尺寸,全桥放样建模完毕后，可以导出对应的零件直接开始出施工图，因为采用了BIM技术放样，所以零件外形轮廓偏差可控制在毫米级，建模后再为每个零件生成唯一的二维码，此二维码贯穿项目全过程及后期运维。

图3 钢箱梁零部件三维建模

图4 零部件施工图中的二维码

       3.1.2“BIM+二维码”

       图纸深化完毕后，能表达的信息较为固定，且仍需要一定图过程中难免会存在一些交接遗漏，为了准确直观理解施工难点和重点，可以将BIM技术和二维码结合，将本项目中各个零件的信息，以及施工过程中的重点难点编辑在二维码中，之后再插入对应的施工图内。便于辅助施工人员准确读图，有利于加工及后续安装过程的工作开展。

       3.2厂内加工阶段

       在组装过程中会面临板单元组对、胎架拼装焊接、焊接工艺及重点、拼装尺寸测量记录这几个环节，通过一个二维码既可以将这些环节全部串接在一起，极大的方便了现场的施工和检测人员的记录，并且此二维码有利于后期的追溯，无需复杂的BIM模型或者计算机查阅，仅需要扫描二维码，即可查看到此零件拼装，检测以及场外使用的全过程信息。将BIM技术变得更加的简单实用。

图5 工厂单元件加工用二维码标识

         扫描二维码可以采用任意的手机或终端，扫码后的界面如图6所示：

图6 二维码进入后界面

       在该界面里，施工人员首先能够通过文字了解到箱体的制作重点，并且可以根据项目的需求，个性化定制展示内容，方便加工厂家对原料采购、工艺要求、生产人员的跟踪。采用二维码跟踪的方式可以贯穿整个生产过程。

       4 “BIM+二维码”技术在施工智能化中应用

       4.1 BIM技术在智能施工中的可预见性

       在场外施工还没有实施之前，BIM技术的数据建模就显示出强大的可预见功能。使用BIM技术可通过数据分析，可以准确评估箱体的重量，可以对施工场地的吊装机械、现场支架做出判断。提前确定支架摆设位置，吊机站位情况，检查有无干涉并通过BIM模拟及时发现问题，确保后期施工稳定准确的开展。

      4.2 场外施工阶段二维码的应用

      钢箱梁运输到施工现场进行场外吊装前，施工人员首先需要确认该箱体的吊装顺序，并选择一个合适的吊机，如果在此环节翻阅施工图查箱体基本信息，则较为繁琐。因此在同一个二维码中，我们除了厂内的安装重点及检测追溯之外，又引入了场外安装重点控制这一界面，帮助场外人员准确直观的了解到这个箱体的施工工艺，当扫描箱体上的二维码后，翻到第二页则会发现场外施工的相关BIM模型及信息，如图7所示：

现场箱体标贴二维码

图7 施工现场的箱体二维码

 

       当施工人员扫描了二维码后，可以通过BIM模型直观的看出该箱体位于本桥梁的相对位置。其次，该界面也将场外安装所用到的必备信息全部进行了汇总，如箱体的长、宽、高、重量和安装的顺序全部录入在了二维码内，帮助施工人员对吊机进行选型及吊装。最后，在指导界面右侧加入了该箱体的BIM动画，可以更快的了解到箱体的结构及特点，直接指导完成场外的安装及施工过程，如图8所示：

图9 箱体二维码扫描后施工信息

       场外施工完成后，每个箱体的信息将以二维码为单位汇总起来，此二维码包含了制作过程中的技术资料、零部件BIM模型、检测记录、场外吊装位置以及基本的外形信息。真正的将各种信息汇总在了一起，只需扫描二维码即可追溯施工全过程信息。无论项目人员是否有读图能力或者BIM查看能力，皆可直观查阅，减少了施工过程中不必要的错误，提高了效率。

       段接检验情况以及日期，便于追溯及回访时能够直接找到每一道工序的负责人、每一道工序完成质量以及每一道工序完成的时间节点，为追溯回访带来了极大的便利。

      “BIM+二维码”技术在西安外环项目的施工应用中，对于过程控制，进度追溯，施工安装等方面起到了连接作用，便捷高效且适用性广泛。使得更多的施工人员通过扫描二维码及时了解本项目中的重点难点，因此“BIM+二维码”技术对施工有非常大的指导意义，是未来发展的趋势[4]；“BIM+二维码”也是一种全新的理念，可以帮助更多非工程专业的人员能够利用现有方便的二维码技术去直接了解到施工的全过程以及施工的动画模拟。随着BIM技术的受众面更加的广泛，更加的落到实处。图纸反应的信息是相对有限的，“BIM+二维码”技术必然也将在后续几年内被完善和发展，并且在工程上广泛被应用。

 

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