北爱尔兰Peace Bridge介绍及BIM之应用

       北爱尔兰德里(Derry)为了加强福伊尔河(Foyle)两岸不同宗教居民的联系，建造了和平桥(Peace Bridge)。设计方案采用双塔单斜柱自锚式吊桥，曲线的桥面为两岸居民增加了沟通路径，成为德里的新地标(图1)。建筑信息模型化BIM (Building Information Modeling)目前已广泛应用在建筑工程当中。本桥为特殊造型景观桥，特别应用BIM于钢构制造、运输、组立及吊装管控。

福伊尔河上的一抹亮色和平桥为福伊尔河第3座桥梁，该桥串连德里与伦敦德里，期望将东岸的新教徒及西岸的天主教徒联结在一起， 并消除之间的歧见。本桥提供给行人及自行车骑士一条独特的跨河道徒步空间，引导旅客漫游在福伊尔河上，并与两岸沿河步道串连一气，形成一系列的公共行人步道空间，成为北爱尔兰德里一个新地标。桥梁由英国威尔金森艾尔建筑师事务所（Wilkinson Eyre Architects）设计，以S形反对称双塔吊桥造型得标。设计的寓意是以两座单斜柱桥塔代表新教徒及天主教徒，以S 曲线桥越过福伊尔河，隐喻沟通路径之曲折，设计理念充分体现出工程所在地的宗教文化特色。桥型以景观桥的方式，并考虑河川水理及通航，使桥梁成为雕塑般的水上建筑，给人们提供空间视觉的聚焦之地。桥梁全长312m，桥宽3.5～4.5m，主桥结构系统采自锚式吊桥，主桥长235m，主跨径101m。配合S形桥面，采用单平面主缆索及悬吊索，为行人提供良好开阔的视野(图2)。

共计4条主缆索及14根悬吊索，唯有单平面主缆索悬吊，主梁需提供足够抗扭能力，采用近三角形钢箱梁结合钢床钣构造(图三)。两外斜钢主塔高约40m，锚定主缆索。为了日后减少维修，全桥特别采用耐候性钢材及足够钢板厚度，以抵抗钢材锈蚀。涨潮时，梁底最低处距河面约为4.3m，维持航道最小净空。本桥为自锚式吊桥系统，无须构筑两端主缆索大型锚碇构造。


BIM在桥梁工程界的应用

       建筑信息模型化BIM (Building Information Modeling) 应用在建筑、桥梁、道路、隧道等工程，以协助规划、设计、施工、营运、维护生命周期各项工程作业与管理的新技术。BIM技术是一个在计算机虚拟空间中的仿真工程行为,强调工程的生命周期信息汇总与持续运用、3D可视化的呈现与跨专业跨阶段的协同作业、几何与非几何信息的关联、静态与动态过程信息的实时掌握、微观与宏观空间信息的整合等。目前，BIM建模软件有Autodesk的Revit系列、Bentley的Microstation和Projectwise、Graphisoft的ArchiCAD及Tekla等。BIM的运作技术多数聚焦在3D可视化的软硬件效能提升、空间与时间冲突分析检核、云端服务的提供与应用、跨专业协同作业及跨阶段间的整合交付等 。

      一般定义2D为平面图形，3D为空间几何构造，4D为3D 加上时程管控，5D则为4D加上成本计算。BIM在桥梁或称为BrIM，如以Revit可建立地形、道路及桥梁，结合相关排水、照明、景观等设施的3D模型，以Telka可以建立完整钢结构与预应力及钢筋混凝土的详细3D构造模型，直接输出后续生产钢构、钢筋制造2D图及数量、管控现场施工期及成本。

       欧美国家已开始规划公共工程采用BIM技术，并推动相关国家标准的制订，如美国NBIMS (National BIM Standards) 的国家标准。桥梁工程导入BIM可区分规划、设计(含基本设计及细部设计)、施工、营运和维护五个阶段。对影响设计的地貌、地物等位置数据，如土地、建物、道路、排水设施、民生管线（自来水、瓦斯、电力、电信等）及其他构造物等设施，均纳入3D工程信息模型。导入BIM技术，整合设计界面、优化构件单元、减少施工顺序冲突及变更设计的情形产生，提供后续施工规划、沟通协调，并交由营运单位建立维护管理使用。

和平桥导入BIM技术北爱尔兰和平桥为平面S形桥梁，几何形状为高度复杂曲线。钢构承包商Rowecord特别导入BIM，为减少制造及施工错误，节省作业时间，减少材料浪费，降低沟通错误， 以BIM协助钢构制作、运输、现场组立及吊装。采用Telka建立的3D模型如同完工后的构造(图4) ，

作为配置主梁及锚座等关键构件组装的重要依据(图5～6)，



除了构造冲突点的检查之外，还输出钢构施工图供钢构厂制作。此外，主塔基础钢锚座的模拟，以检核施工组立精确度(图7)。

本桥钢构制作加上预拱需求，施工精确度及困难度高，总钢重约1000吨，主梁最大钢构件长32m，重达65吨，须从南韦尔斯运到北爱尔兰，运输距离达650公里，包含陆运480公里及海运170公里。本桥为自锚式吊桥，须先组立主梁，然后再悬吊施拉主缆索及悬吊索，针对桥址临时支撑配置与主梁吊装。以Telka模拟不同施工情境，可以掌握曲线构件吊点及重心，确保吊梁施工安全(图8)【2】 。

和平桥兼具力与美，已成为北爱尔兰德里的地标及建筑象征，也促进了新教及天主教徒之间的来往，发挥了桥梁交流沟通的作用。特殊S形主梁较难以传统平面2D图施工，采用BIM建立3D模型，对钢构件制作、检核相关冲突点、研拟现场组立及吊装工法等很有帮助，确保桥梁如期如质完成施工。展望未来，将BIM导入桥梁工程，协助规划、设计、施工、营运、维护全生命周期各项作业与管理，对质量要求、进度掌控、成本降低，都会有极大的帮助。