BIM的特點(diǎn)及橋梁設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

一、前言

BIM即建筑信息模型(Building Information Model)在工程領(lǐng)域運(yùn)用廣泛，BIM技術(shù)最初在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域大力發(fā)展，從可視化設(shè)計(jì)、參數(shù)化建模、碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)和成本估算的運(yùn)用，發(fā)展到現(xiàn)在的安全分析、施工進(jìn)度設(shè)計(jì)、現(xiàn)場施工管理及運(yùn)維管養(yǎng)等，可以看到BIM技術(shù)發(fā)展得更加深入和廣泛[1]。近年來開始廣泛應(yīng)用到橋梁工程、地下工程、水利工程等領(lǐng)域[2,3]。

二、BIM技術(shù)的使用特點(diǎn)

(一)信息共享性。BIM模型中，建設(shè)期各個(gè)階段結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的信息是相互共享的。從工可、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)的整個(gè)周期不在重新輸入各建筑對(duì)象的幾何尺寸和邏輯關(guān)系。其優(yōu)勢會(huì)凸顯出來，如果在施工過程中需要變更，可以直接輸入相應(yīng)對(duì)象的數(shù)據(jù)，整體結(jié)構(gòu)信息和邏輯關(guān)系則會(huì)自動(dòng)變化，極大的提高了效率。在實(shí)際工程中所有與工程有關(guān)的資料、圖紙等均是以紙制擋保存，倘若檔案出現(xiàn)缺失和損壞將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)、加固產(chǎn)生較大的影響。采用BIM信息管理系統(tǒng)可以很好的解決這些問題，需要某部位的圖紙，可以直接從BIM信息管理系統(tǒng)中直接調(diào)用，方便、快捷。

(二)可視化。BIM展現(xiàn)了一種能直觀感受到建筑物的外觀模型，將以需要花費(fèi)較多時(shí)間看的二維圖轉(zhuǎn)換成了三維的立體實(shí)物圖，達(dá)到了非常直觀的效果。在建筑物這個(gè)壽命期內(nèi)，包括可研、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營以及后期的養(yǎng)護(hù)、加固維修等，BIM技術(shù)使得各個(gè)階段的溝通交流都能在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，這對(duì)業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工單位來講，在面臨實(shí)際工程問題，可直接面對(duì)工程的三維實(shí)體圖，能夠有效解決工程問題。

(三)協(xié)調(diào)性。在工程建設(shè)項(xiàng)目中，因種種原因?qū)е马?xiàng)目參與方管理不協(xié)調(diào)，往往導(dǎo)致項(xiàng)目在施工時(shí)各專業(yè)之間發(fā)生碰撞，比如在設(shè)計(jì)中，暖通、強(qiáng)弱電、裝飾、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，涉及到各專業(yè)的交叉與融合，很可能造成設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生設(shè)計(jì)上的缺陷。因此BIM建筑信息模型可在工程項(xiàng)目開工之前將各專業(yè)所涉及的內(nèi)容及資源整合到一個(gè)綜合的平臺(tái)進(jìn)行考慮，進(jìn)行碰撞檢測，并發(fā)出不協(xié)調(diào)預(yù)警，再根據(jù)預(yù)警找出解決辦法。即是對(duì)施工方案進(jìn)行了優(yōu)化，可以顯著提高工程質(zhì)量，縮短工期。

(四)參數(shù)化建模。BIM的參數(shù)化建模與傳統(tǒng)的二維建模軟件建模有很大的區(qū)別，BIM中與構(gòu)件有關(guān)的尺寸可以隨時(shí)調(diào)整，假如改變工程某一部位結(jié)構(gòu)尺寸，在三維立體圖中，所有結(jié)構(gòu)尺寸將發(fā)生變化。三維參數(shù)化建模需要將工程建設(shè)項(xiàng)目所需要的各種信息結(jié)合起來，完成整個(gè)三維模型的拼接，建立的三維模型中每個(gè)小構(gòu)件都需要設(shè)置參數(shù)作為記錄保存，當(dāng)需要對(duì)工程項(xiàng)目某部位進(jìn)行可視化，則可以直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的信息。在大型橋梁建設(shè)工程前期設(shè)計(jì)中，可以調(diào)取合適的“族”完成搭接要點(diǎn)，就不必再重新輸入構(gòu)件尺寸建模。這樣可以節(jié)約大量的時(shí)間投入的成本，對(duì)于施工和設(shè)計(jì)都有巨大的益處，可以大大降低成本控制工程造價(jià)。

三、BIM技術(shù)在現(xiàn)階段存在的問題

(一)BIM軟件平臺(tái)有待完善?，F(xiàn)在BIM設(shè)計(jì)軟件很多，基于BIM開發(fā)的平臺(tái)也很多。在建筑工程中，最先大量使用是在房屋建筑中，在房屋建筑中運(yùn)用相對(duì)橋梁工程的運(yùn)用相對(duì)成熟，最近幾年大量開始運(yùn)用到橋梁結(jié)構(gòu)、市政工程當(dāng)中。由于在完成一個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，不單單使用一個(gè)軟件，需要幾個(gè)軟件混合使用，出現(xiàn)這種情況，幾個(gè)軟件共同發(fā)揮作用時(shí)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中很容易造成數(shù)據(jù)的丟失，無法確保模型的完整性、可讀性[8]。

(二)BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。BIM最先出現(xiàn)使用在建筑行業(yè)，因此標(biāo)準(zhǔn)幾乎實(shí)施于民用建筑，各省市也開始推行適用于本地方的標(biāo)準(zhǔn)和政策，也相應(yīng)出現(xiàn)了各地方的指導(dǎo)意見和政策。但是在公共基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目上還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，這樣的情況出現(xiàn)之后，建筑單位或者設(shè)計(jì)單位就會(huì)根據(jù)工程項(xiàng)目的具體情況制定自己的標(biāo)準(zhǔn)來保證建設(shè)順利進(jìn)行。由于各地方政策不統(tǒng)一和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一樣，就在產(chǎn)業(yè)化推廣方面遇到了很大的阻礙。最終，不管是政策標(biāo)準(zhǔn)或其他，BIM會(huì)朝標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化方向發(fā)展。

(三)BIM模型指導(dǎo)施工有待完善。目前BIM在設(shè)計(jì)階段用的比較多，一些大的設(shè)計(jì)院也在投入較多的人力和物力在做BIM，總的說來設(shè)計(jì)院在BIM的運(yùn)用和推廣上是走在前列的?，F(xiàn)今，施工單位對(duì)BIM的運(yùn)用停留在表面，運(yùn)用較膚淺，在國內(nèi)施工階段引進(jìn)BIM技術(shù)只實(shí)現(xiàn)在單個(gè)點(diǎn)上的BIM應(yīng)用，例如在一些大型工程和復(fù)雜工程中運(yùn)用，用BIM建立動(dòng)畫，進(jìn)行三維實(shí)景模擬，提前預(yù)測可能出現(xiàn)的問題。在橋梁中，一些復(fù)雜地方施工時(shí)模擬模板的爬升，碰撞檢查等。

四、BIM在橋梁中的具體運(yùn)用

綜合前文所看BIM有諸多的優(yōu)點(diǎn)以及存在的不足，在具體橋梁的設(shè)計(jì)過程中，從橋梁可研、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、管養(yǎng)的整個(gè)壽命期加入各種相關(guān)信息，為全壽命分析與計(jì)算提供了基礎(chǔ)，也為各種信息的溝通提供了直接載體，提高了管理效率。通過BIM模型可以對(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)造進(jìn)行直觀評(píng)判，有利于設(shè)計(jì)的優(yōu)化，同時(shí)有利于各種設(shè)計(jì)的檢錯(cuò)查重，提高了設(shè)計(jì)方案的實(shí)施性[8]。

在我國的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工等過程中任然以二維平面圖為主，現(xiàn)在各地方政府相應(yīng)出臺(tái)了自己地方政策標(biāo)準(zhǔn)，由于橋梁結(jié)構(gòu)或局部構(gòu)件的復(fù)雜性，很難。而且，在橋梁建造施工期間經(jīng)常會(huì)遇到圖紙的變更，一旦圖紙發(fā)生變更之后，改圖的工作量就會(huì)迅速增大，與變更構(gòu)件相連接的地方都會(huì)發(fā)生改變，無疑增加了工作量。BIM出現(xiàn)之后，改變了這種境況，只需改變需要改變的位置，因?yàn)檐浖詭н壿嬯P(guān)系，其他相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)也會(huì)隨之跟著調(diào)整，極大的提高了改圖修圖的效率。

五、結(jié)束語

綜上所述，BIM在橋梁設(shè)計(jì)中運(yùn)用廣泛，大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也使得BIM在這一過程中得以很好的發(fā)揮和運(yùn)用。高效合理的使用BIM技術(shù)，提升橋梁結(jié)構(gòu)本身的耐久性和安全性，進(jìn)而保證橋梁整體使用性能，促進(jìn)我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。