BIM技術(shù)在當代橋梁設(shè)計中的應(yīng)用與分析

涂瑩瑩

（重慶市市政設(shè)計研究院，重慶 041013）

0 引言

BIM 技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)。他是將工程模型，通過幾何參數(shù)、地理坐標、相關(guān)材料性質(zhì)等多個方面的量給予數(shù)字化的一種技術(shù)。也正是有這一特點，BIM 技術(shù)可以有效的再工程建設(shè)，尤其是橋梁建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，特別地，其可以有效的收集項目信息，并對其進行設(shè)計計算，從而進一步改善項目和平臺建設(shè)。實際工作中，工程圖紙是一項非常復雜且龐大的信息源，利用BIM 可以有效的實現(xiàn)化繁為簡，提升圖紙質(zhì)量。利用其可視化模塊，還可以將平面圖紙變得立體起來，實現(xiàn)3D 可視化。因此，可視化，可優(yōu)化計算，可協(xié)調(diào)性成為其重要優(yōu)勢。本文基于BIM 技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢特點，結(jié)合筆者長期工程實踐經(jīng)驗，對這BIM 技術(shù)在當代橋梁設(shè)計中的相關(guān)問題進行分析。

1 利用BIM 實現(xiàn)當代橋梁智慧化設(shè)計的優(yōu)勢體現(xiàn)

BIM 技術(shù)基于計算機軟硬件，可以實現(xiàn)當代橋梁的智能、智慧化設(shè)計，其優(yōu)勢有很多層面，第一層面，利用此技術(shù)，可以極大的提升橋梁設(shè)計建設(shè)的工作進程及工程效率，這在一些時間要求緊，施工難度大，質(zhì)量要求高的工程中體現(xiàn)更為明顯。其可以提供便捷化的優(yōu)化設(shè)計功能，對結(jié)構(gòu)，受力及相關(guān)參數(shù)進行協(xié)調(diào)優(yōu)化，最大程度的降低返工可能，最大程度的降低時間成本。第二層面，相比之前傳統(tǒng)的工程圖紙分析，BIM 通過其內(nèi)置的可視化模塊，可以將計算得出的一些列參數(shù)進行可視化處理，從而更為直觀的展現(xiàn)。對于設(shè)計單位來說，對這些參數(shù)進行可視化展現(xiàn)，有利于這些數(shù)據(jù)的全面、準確分析。而對于業(yè)主來說，可以直觀的看到設(shè)計出來的工程模型，比之前紛繁復雜的平面圖紙，更容易讓業(yè)主接受。第三層面，BIM 的應(yīng)用不光體現(xiàn)在前期設(shè)計當中，對于一個優(yōu)秀的工程案例，還體現(xiàn)在其后期維修及設(shè)備維護等各個方面，利用BIM 技術(shù)的強大計算能力，可以更為全面的考量工程日后維修相關(guān)工作重點，有益于后期工程檢驗等方面。

2 BIM 技術(shù)在當代橋梁設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 前期設(shè)計

橋梁工程建設(shè)涉及的內(nèi)容和部門較多，為了讓工程建設(shè)順利開展，需要各部門、單位之間的有效配合，增強圖紙和方案設(shè)計的合理性。對橋梁設(shè)計前期工作而言，其設(shè)計是主題，傳統(tǒng)的設(shè)計工作，需要瀏覽和統(tǒng)籌大量的設(shè)計圖紙，且需要利用這些圖紙來進一步明確工程設(shè)計方向和具體規(guī)范，但是這些設(shè)計圖紙在傳閱的過程中，往往會遇到部門之間的溝通受阻，這不僅影響工程質(zhì)量的提升，對于項目的順利展開也有不利影響。因此，利用BIM 技術(shù)的可視化單元，不僅僅可以將原本平面的圖紙立體起來，還可以將時間軸加入其中，從而讓圖紙“動起來”，這種動態(tài)展現(xiàn)的圖紙，真正實現(xiàn)了不同職能部門之間的有效傳閱，這種有效的溝通，可以翻過來進一步提升程序設(shè)計的合理性。

2.2 后期設(shè)計

后期設(shè)計是審查和檢查預設(shè)計內(nèi)容的重要部分。橋梁工程由于其項目本身的特殊性，其面臨很多工程不確定性，所以在項目后期設(shè)計中，需要整理項目存在的問題以便后期項目審查，但是在傳統(tǒng)的設(shè)計工作中，往往因為某些人為因素，會遺漏一部分內(nèi)容，這會對項目設(shè)計造成隱患，利用BIM 可以及時、全面的整理出在建模和設(shè)計過程中存在的一些問題，并對這些問題和隱患進行上報，以便設(shè)計人員及時的處理、解決。

3 BIM 在當代橋梁設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)

眾所周知，橋梁設(shè)計是交通系統(tǒng)設(shè)計中的重要組成部分，說到底，橋梁是交通的一種呈現(xiàn)形式，然而，目前的很多橋梁設(shè)計者主要是針對橋梁本身進行設(shè)計計算，忽略了其設(shè)計與使用目的。也正是針對這一問題，一些學者基于BIM 技術(shù)，建設(shè)了一整套的橋梁設(shè)計平臺，包括全面構(gòu)建橋梁信息模型，參數(shù)協(xié)調(diào)計算等等方面。這不僅使得工程設(shè)計變得更為便捷，也使得整個設(shè)計流程更為流暢，工程師只需要將工程測繪參數(shù)輸入到程序中，便可以得到完整動態(tài)的設(shè)計圖紙，這極大的減少了工程師的設(shè)計工作量。此外，對于橋梁的穩(wěn)定性計算是設(shè)計工作的重要部分，設(shè)計的部件和方面有很多，往往需要多名工程師共同完成，這一平臺也考慮到這一方面，可以容納多名設(shè)計師共同在線設(shè)計。此外，這些基于BIM 的橋梁設(shè)計平臺，還包含了眾多的組成構(gòu)件，包括常規(guī)構(gòu)件和非常規(guī)構(gòu)件（異性構(gòu)件），相比傳統(tǒng)的工程圖紙繪制，這些模塊化的構(gòu)建使得橋梁設(shè)計更為智能和方便，同時減少了設(shè)計中的錯誤，從而提升工程質(zhì)量。

3.1 BIM 模型建立

在橋梁工程中，立體模型的建立具有精度高、考慮較為全面這兩大優(yōu)勢。工程依照鋼筋級永久結(jié)構(gòu)進行模型建立，且在建模過程中，結(jié)合各階段要求，完善模型，從而確保模型完整性和正確性。立體模型的建立主要分為三部分內(nèi)容： 第一部分，參數(shù)族庫的建立。參數(shù)庫是整個橋梁建設(shè)的起點，高質(zhì)量的測繪參數(shù)對于后期設(shè)計尤為重要，通過包括MATLAB 在內(nèi)的多種軟件，可以有效實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)參數(shù)實行了分析和錄入；第二部分，整體模型建立?；诘谝徊糠值膮?shù)族庫的建立，可以有效的完成工程模型。當然這里面結(jié)合了BIM 的眾多優(yōu)化設(shè)計程序；第三部分，正確設(shè)置鋼筋模塊。鋼筋混泥土是橋梁設(shè)計的主體，也是實際使用過程中的重要受力單元。需要結(jié)合機構(gòu)特點（分上部和下部），從而正確設(shè)置相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)，精確計算鋼筋數(shù)量。

3.2 設(shè)計合理性及沖突檢查

在設(shè)計階段應(yīng)用BIM 技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)計圖紙進行前期檢查、校對和審核工作，從而更好的明確施工重點，實現(xiàn)工程量的準確統(tǒng)計。通過建立三維模型，可以在施工前糾正圖紙中存在的問題，提高施工質(zhì)量。另外，該技術(shù)的應(yīng)用有助于采購清單的羅列和對比，明確采購內(nèi)容，并檢查相關(guān)量統(tǒng)計是否存在問題。同時，在設(shè)計環(huán)節(jié)，通過該技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了工作的集合連接管理，有效調(diào)整了設(shè)計檢測中存在的問題，為工程的有序開展提供幫助。

3.3 對橋梁進行施工模擬

前面提到，BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)工程圖紙的3D 展現(xiàn)，而在工程實際中所提到的4D 技術(shù)，實際是指設(shè)計與施工的有效協(xié)調(diào)，即工程施工環(huán)節(jié)如何對接設(shè)計要求。利用BIM 的橋梁設(shè)計平臺，有效的對實行施工進度進行模擬分析，這樣一方面能夠及時調(diào)整施工計劃，另一方面也便于工作人員掌握施工預算等信息。此外，還可以依據(jù)施工條件和地理地形位置等信息調(diào)整設(shè)計方案，從而加快施工進度的同時，有效的報站施工安全與工程質(zhì)量。

3.4 橋梁后期運維

BIM 當中設(shè)計了很多數(shù)據(jù)接口，依據(jù)結(jié)構(gòu)文件的規(guī)定，可以實現(xiàn)對當代橋梁工程的安全及遠程監(jiān)測，尤其是在監(jiān)測異常的情況下，可以在第一時間將異常情況報至相關(guān)維護人員，提升橋梁后期運維的質(zhì)量。同時，由于橋梁實現(xiàn)了從前期設(shè)計到后期運維的全流程，所以，進一步在此平臺中加入全生命周期的評價是未來BIM 技術(shù)在當代橋梁設(shè)計中的機遇和挑戰(zhàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)的在當代橋梁設(shè)計中的應(yīng)用，不僅提升了工程質(zhì)量和多方溝通效果，還有效的實現(xiàn)了從橋梁設(shè)計到后期運維的全流程4D 操控，可以說，BIM 技術(shù)對于當代橋梁的設(shè)計和施工具有重要的意義，在未來，隨著科技的快速發(fā)展，該技術(shù)的功效也將被充分發(fā)揮出來。