BIM在橋梁工程設(shè)計與施工優(yōu)化中的應(yīng)用研究

摘 要：BIM使橋梁施工設(shè)計從傳統(tǒng)的二維設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計，使用基于BIM的軟件系統(tǒng)，先進行結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計，然后通過生成二維的工程圖，再將工程圖交付于施工現(xiàn)場。因此有效使用建筑信息模型（BIM），能夠提高橋梁工程設(shè)計和施工設(shè)計的進程，另一方面，也能發(fā)現(xiàn)橋梁工程設(shè)計和施工設(shè)計中存在的問題，最終達到優(yōu)化的作用。BIM將極其復(fù)雜、抽象的二維橋梁平面描述成細致、直觀的三維橋梁模型，能夠使得設(shè)計師對橋梁設(shè)計過程的把控更為高效、明確，從而減少設(shè)計的錯誤，提高設(shè)計精度和質(zhì)量，最終讓橋梁的設(shè)計更加精細化，讓施工的工序也更加層次分明，從而加快了施工的進程。此次研究能夠為較為復(fù)雜且大型的橋梁工程設(shè)計提供參考價值。

關(guān)鍵詞：BIM；橋梁工程設(shè)計；施工設(shè)計；優(yōu)化

引言：

隨著社會快速發(fā)展，國內(nèi)對大型橋梁的需求也是日漸擴大，越來越多的大型項目對橋梁設(shè)計和施工設(shè)計要求越來越高，傳統(tǒng)的二維設(shè)計已經(jīng)無法滿足這些復(fù)雜且大型的橋梁工程建設(shè)了。譬如：中國杭州灣大橋、港珠澳大橋，這類型的大橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維建設(shè)難以發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，只有通過合圖這種笨且效率不高的方法才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的沖突，項目管理人的經(jīng)驗則是實施施工規(guī)劃的標準。顯然，面對極其復(fù)雜的橋梁建設(shè)，用這種傳統(tǒng)的方式目前已經(jīng)無法勝任了。而隨著BIM的出現(xiàn)，建筑信息模型（BIM）現(xiàn)在能將復(fù)雜、抽象的二維橋梁描述的較為直觀，這樣能讓設(shè)計師對設(shè)計的整體過程把控更為明確，從而使得設(shè)計過程中的錯誤減少，這樣建筑業(yè)才能隨著高速發(fā)展的社會而更上一層樓。

一、橋梁工程設(shè)計與其施工的特點

橋梁工程設(shè)計首先面臨的是極其復(fù)雜的地理環(huán)境，需要在復(fù)雜的地理環(huán)境上進行大型的工程建設(shè)，而隨著橋梁工程設(shè)計的多樣化，施工也是需要因地制宜的。

1.1橋梁工程的結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜

大型橋梁的建設(shè)都是以安全為主的，所以在建設(shè)大型橋梁時，為了增加橋梁的安全性，通常會在這類型工程建設(shè)中添加大量的構(gòu)件，而構(gòu)件與構(gòu)件之間的銜接也是較為復(fù)雜的，所以在構(gòu)件的銜接處通常會遇到許多問題，如：配筋、鏈接所產(chǎn)生的一系列沖突問題。以往遇到這類型問題，通常所采取的措施是使用二維圖紙來解決的，用二維圖紙往往會因為檢測不到所有的問題[1]，而致使在施工過程中頻頻出現(xiàn)問題，這樣最終所導(dǎo)致的返工、延誤工期就得不償失了，而用三維建模最大的優(yōu)勢便是即使在還未施工之前，已經(jīng)可以檢測出問題所在；用二維圖紙進行修改難以保證設(shè)計的協(xié)調(diào)，而且還會延誤施工的時間，因為二維圖紙修改的效率實在是太低了，這復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計無疑也增加了施工的難度，如果僅僅依靠項目經(jīng)理以往的經(jīng)驗來處理，也是難以避免施工中的錯誤。

1.2預(yù)制構(gòu)件多導(dǎo)致體積比較大

大量的預(yù)制構(gòu)件在鋼橋和鋼筋混泥土應(yīng)用是比較多的，構(gòu)件通常來源于工廠，特殊情況下，會現(xiàn)場預(yù)制，之后便會采取運輸方式，將這些預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕さ牡胤竭M行使用，在施工現(xiàn)場直接使用的預(yù)制構(gòu)件，往往其大小、尺寸和質(zhì)量的要求比較高，否則，一旦出現(xiàn)不匹配，那么所引起的后果將不堪設(shè)想，如果通過修改圖紙的方法，既費時又費力，還會嚴重拖慢施工的速度[2]；如果通過修改構(gòu)件的方法，施工就會處于停滯狀態(tài)，且在無形之中又增加了建造的成本。另外，預(yù)制構(gòu)件的體積和重量都是比較大的，且數(shù)量繁多，這樣預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)和運輸就成了一個極大的問題，總的來說，這對施工現(xiàn)場的管理方式要求就顯得極為嚴格了，什么時候適合運輸、運輸應(yīng)該采取哪種路線，以及運輸?shù)念A(yù)制構(gòu)件的順序，這些都是施工現(xiàn)場管理者所必須考慮的問題。還有一個不容忽視的問題便是大型構(gòu)件的吊裝了，可以說大型吊裝的合理運輸和安裝才是施工進展順利與否的主要環(huán)節(jié)，是直接影響施工質(zhì)量和進度的，現(xiàn)場的施工管理者需要對以上種種問題進行一個精準的預(yù)算，如果僅僅只是依賴于過往的經(jīng)驗，是無法解決最終的問題的。

1.3施工的環(huán)境復(fù)雜多變

橋梁工程往往是建設(shè)在復(fù)雜多變的地理環(huán)境之上，譬如：山川、湖泊之類的，面對不同的地理環(huán)境，橋梁的工程建設(shè)往往也會有所不同，制定相對應(yīng)的施工方案是為了在安全的前提下讓施工進展順利。因此，橋梁工程設(shè)計往往就會對施工管理者的要求比較高，經(jīng)驗豐富的項目經(jīng)理才能憑借其過往經(jīng)驗制定一系列的施工方法，但由于橋梁項目往往面對的是復(fù)雜多變的環(huán)境[3]，所以即便是對有著豐富經(jīng)驗的項目經(jīng)理來說，也只能當作一個全新的橋梁項目來處理，這樣也就無法保障施工方案的可行性了。施工過程中，如果出現(xiàn)這類型的問題，就會造成工程成本增加且拖慢施工的進程。

二、BIM的橋梁設(shè)計優(yōu)化和施工優(yōu)化

橋梁設(shè)計通常分為3個部分，它們分別是初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計。三維建模能讓BIM技術(shù)和橋梁設(shè)計有效的結(jié)合在一起。具體原理為，利用BIM技術(shù)將二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，然后在三維模型的基礎(chǔ)之上再來進行優(yōu)化[4]。BIM技術(shù)能將施工過程中可能出現(xiàn)的問題提前發(fā)現(xiàn)并解決，這種化被動為主動的方式，不但能減少施工過程中所遇到的問題，也能夠在最大程度上加快施工的進程。BIM技術(shù)所模擬的施工過程，能夠減少安全隱患的發(fā)生，也讓工程師提高了工作效率。BIM技術(shù)提高了施工的安全性也提高了施工的管理方式，最終讓橋梁設(shè)計和施工在最大程度上得以優(yōu)化。

三、結(jié)語

通過本文的細致分析，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)二維圖紙的方式，不論在施工方面，還是在橋梁的設(shè)計方面，二維圖紙是遠遠不及BIM技術(shù)的。盡管BIM技術(shù)目前僅限于檢測橋梁設(shè)計中所存在的問題，但隨著社會的快速發(fā)展，國內(nèi)大型橋梁工程的建設(shè)會越來越多，BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用也就會越來越多。伴隨著BIM技術(shù)的普及，BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計和施工優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用就會越來越廣，最終提高大型工程的質(zhì)量和施工進程。

參考文獻：

[1]李紅學(xué)， 郭紅領(lǐng)， 高巖，等. 基于BIM的橋梁工程設(shè)計與施工優(yōu)化研究[J]. 工程管理學(xué)報， 2012（6）：48-52.

[2]曹磊. BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用[J]. 工業(yè)c， 2016（6）：00175-00176.

[3]趙亞寧， 趙星婕. BIM技術(shù)在橋梁施工設(shè)計中的應(yīng)用研究[J]. 智能城市， 2016（10）.

[4]孔君. BIM技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用分析[J]. 工業(yè)， 2016（12）：00019-00019.

作者簡介：

楊健民 ，1990.07.07 ，性別：男， 民族：漢族 ，籍貫：河南省鄭州市，職務(wù)/職稱：助理工程師 ，學(xué)歷：碩士研究生