美国交通部正在推进桥梁信息建模BrIM

美国的政府机构面临着优化有限资源的压力，同时也应对日益增长的提高绩效的需求。在美国，桥梁数量不足是一个日益严重的问题。美国现有 614,387 座桥梁，其中近十分之四的桥梁的桥龄为 50 年或以上。其中超过 54,000 座桥梁需要维修或更换。这些因素使美国桥梁在 ASCE 最新的基础设施报告卡上仅获得 C+ 的分数。尽管私营企业已经通过建筑信息模型 (BIM) 克服了类似的压力，但公共部门还正在努力实现自身的数字化转型，并探索桥梁设计、施工和资产管理技术带来的机遇。

2018 年，爱荷华州交通部启动了一项交通联合基金项目，以推进桥梁 BIM 的开放数据标准，也称为 BrIM。15个具有前瞻性思维的美国交通部门（DOTs）签约参与，认可了BIM对桥梁项目带来的价值，并与其他参与项目的专家分享了他们对BrIM的看法以及所采用途径。

改变文化

从规划到设计、施工和资产管理，BrIM 具有一连串优势。数据丰富的可建造模型通过共享最新信息和一致性的文档提高设计质量。BrIM 让预制更准确、材料交付和跨学科的项目协作更及时。

一些 DOT 部门已经在试点项目中探索 BrIM，而其他人刚刚开始了解 3D 建模。请务必注意，并非所有 3D 建模软件解决方案都与 BrIM 相同。BrIM 超越了基本的 3D 对象，强调了中间的“I”，在设计和施工过程中在模型中积累了高精度的细节信息和数据，使其在桥梁的整个生命周期中都有用。无论采用哪种方式，大多数交通部门都认为 BrIM 是未来，尽管改变习惯很难，但值得为之付出努力。

Elias Kurani

虽然今天可以使用该技术，但许多人认为最大的挑战是跨机构的文化变革，这些机构对已有的经营方式感到满足。

加州交通部（Caltrans）桥梁设计中心办公室主任 Elias Kurani 同意采用这种做法，他提出需要交通运输部走出他们的舒适区。

“2D 长期以来一直是常态，但我们看到了 3D 模型在学科之间的可视化、准确性和透明交流方面带来的价值。”

加州交通部（Caltrans）桥梁设计中心办公室主任 Elias Kurani 说。

Francesca Maier

随着进入劳动力市场的数字原住民数量的增加，这种数字化转型和向可构建的 BrIM 迈进将变得更加重要。Fair Cape Consulting 的首席顾问和运输汇集基金项目的参与者 Francesca Maier 认为BIM技术是当今和未来吸引人才的关键部分。

“年轻的工程师对数字工作流程抱有期望，而这个行业用 2D 根本无法吸引和留住这些专业人士。”

Francesca Maier，Fair Cape Consulting 首席顾问说。

Carmen Swanwick

Utah DOT 的首席结构工程师兼 AASHTO 桥梁和结构委员会主席Carmen Swanwick 也同意数字化工作流程将吸引年轻工程师的观点。“今天从大学毕业的工程师不想坐在桌子后面画图纸草拟计划。”她说，“他们希望在数字模型中工作，可视化他们的工作并与他人合作。作为行业，我们需要为他们提供技术进步的机会。”

行业调整和标准化是BIM技术采用的关键

除了教育和推动文化变革外，参与交通联合基金项目的美国交通部各部门正在为美国桥梁设计和制造制定标准，并旨在将 IFC 作为行业的开放数据交换标准。

“采用BIM取决于通过开放数据标准可靠地交换数据的能力。”Maier说，他认为IFC是采用 BrIM的关键驱动因素。“如果我们被锁定在专有的数据格式中，我们就无法共享该模型。在这种情况下，数据就会变得孤立， BrIM的好处就会最小化。一旦我们同意IFC作为桥梁的文件格式，供应商就可以创建具有可靠数据交换的应用程序。我想，到那时，我们将看到承包商意识到的转变，‘我真的可以使用它。它可以简化我的工作。’目前，施工方不知道如何在桥梁上使用BIM，因此我们将继续看到相同的旧计划输出。”

对于犹他州的 Swanwick 而言，无论软件如何，分类系统的标准化都同样重要。“今天，我们在一个项目中定义圆柱的方式可能与在下一个项目中定义的方式不同，因为标准尚未建立，”Swanwick 说，“在我们真正采用 BrIM 之前，我们需要一个分类系统，以便在与从一个项目到下一个项目的参与者共享数据时保持一致。我们需要保持一致，以便用户知道将会发生什么。”

合同也将受到 BrIM 采用的影响，FHWA 希望通过创建可供所有交通部门使用的基于模型的报告和合同语言来简化这一点。

设计、施工及其他方面的价值

作为 2014 年启动的基于模型的设计和施工计划的一部分，犹他州交通运输部已经使用 3D 模型完成了 10 个道路项目，目前正在完成包括三座桥梁在内的主要道路重建试点。“我们的试点项目进展顺利，”Swanwick 说，“使用 3D 和 BrIM，目标是产生最佳设计，并通过从设计到施工及其他方面的信息传输，做出更好的决策并管理从规划和设计到施工和资产管理的整个桥梁生命周期。”

许多部门将交付竣工模型（包括在施工完成后仍存在并用于资产管理的数据）视为 BrIM 的长期利益。例如，它可用于以自动化方式为重型卡车提供安全路线和许可，这将提高网络的安全性和货运的流动性。

将 BrIM 扩展应用到资产管理，无需在使用中的桥梁检查期间手动输入或传输有关桥梁健康状况的数据。“我们希望在施工之外使用 BrIM，以便在役桥梁检查员可以使用平板电脑在现场调出模型，并根据桥梁的状况信息实时自动更新数据库。”Swanwick 说。

未来会是什么样子，我们将如何实现？

早期 BrIM 采用者已经开始铺平道路，但许多人认为 BrIM 将在未来十年逐渐占据上风。使用基于模型的项目管理将使沟通更加透明，并且无论项目类型如何都能实现协作。“我看到我们正在逐步向基于模型的设计过渡，逐渐提高项目所有者和利益相关者之间的效率和协作。”Kurani 说，“在加州交通部，我们仍然主要遵循传统的设计、投标、建造流程。承包商对我们当前的流程感到满意，因此他们不会推动我们实施 BrIM。然而，我们必须推进技术进步并推动变革，从而为我们的项目带来更高的效率、更少的浪费和更好的成果。基于模型的设计使我们能够更高效地工作，并在我们拥有的预算内做更多事情。”

其他人则表示，BrIM 在设计、构建场景中更有效，因为项目参与者都是同一个团队的成员，并且有动力一起工作，最大限度地减少错误并以最高效率和交付项目。随着模型成为桥梁的竣工记录，许多人认为我们将看到该行业进一步朝着协作项目发展。

Caltrans 将目光投向了 BrIM，并认为在其员工中增加一名 BIM 专家是教育和吸引人们参与的关键第一步。“我们已准备好挑战极限，尽自己的一份力量让 BrIM 更加主流化。”Kurani 说，“我们正在创造一种文化转变，无论它多么基础，并采取措施帮助工程师熟悉 BrIM，以便他们可以与其他项目参与者分享这种价值。”

教育仍然是推动行业发展的重要组成部分。“这将要求我们对业主进行有关 BrIM 的教育。”Maier说。“如果您将道路设计类比，自 90 年代以来，我们就拥有设计道路的工具，可以为承包商提供机器控制所需的信息，但承包商不得不游说业主要求提供数据。美国交通部一直非常专注于施工交接，并没有在内部查看并说：‘看，我们在计划生产过程中实现了零自动化。’他们忽略了一个事实，即自动化和 3D 数据已用于道路规划生产近 30 年。”

由于许多交通部门不确定从哪里着手开始，Swanwick 认为评估当前的工作流程和程序是使用 BrIM 更有效地工作的方式。“今天，没有关于如何使用 BrIM 的手册，但随着行业共同努力制定标准并应对 BrIM 给项目工作流程和项目交付阶段带来的挑战和机遇，它将变得更容易推广。交通部无法在真空中做到这一点。它需要顾问和承包商的支持。我们需要整个行业都接受BrIM，以获得最大的利益。”