BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳良田

【摘 ?要】根據(jù)橋梁工程預(yù)制構(gòu)件體積大、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜、施工環(huán)境復(fù)雜多變的基本特點(diǎn)，將BIM技術(shù)引入到橋梁工程的設(shè)計(jì)中，從科學(xué)建立模型、自動(dòng)導(dǎo)出二維圖紙、自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)工程量、實(shí)施協(xié)同化設(shè)計(jì)、為設(shè)計(jì)修改提供方便等方面探討了BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從而減少了設(shè)計(jì)誤差的出現(xiàn)，提高了橋梁工程的設(shè)計(jì)效率，值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);橋梁設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U445 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)的具體模式就是利用三維數(shù)字等先進(jìn)的技術(shù)來(lái)構(gòu)建數(shù)字化道路模型，用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行道路橋梁和各節(jié)點(diǎn)的三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和仿真分析，來(lái)達(dá)到系統(tǒng)化、模塊化、可視化和精細(xì)化的設(shè)計(jì)，對(duì)道路橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在道路橋梁的施工以及其他環(huán)節(jié)中采用新穎的設(shè)計(jì)理念，這樣就能夠推動(dòng)我國(guó)市政道路橋梁逐步向信息化和數(shù)據(jù)化方向發(fā)展。通過(guò)BIM技術(shù)，能夠即時(shí)地提供道路橋梁項(xiàng)目的設(shè)計(jì)模式、進(jìn)度以及投資成本等信息，幫助工作人員隨時(shí)了解項(xiàng)目進(jìn)程。掌握了這些信息，工作人員就能根據(jù)具體數(shù)據(jù)適時(shí)地調(diào)整建筑的設(shè)計(jì)理念、施工以及管理，從而能夠保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行，增加經(jīng)濟(jì)收益。另外，在BIM技術(shù)條件下進(jìn)行市政道路橋梁設(shè)計(jì)，和傳統(tǒng)的模式相比不僅僅是工具和手段的巨大變革，更是在業(yè)務(wù)和流程創(chuàng)新方面的變革，利用BIM技術(shù)進(jìn)行道路橋梁設(shè)計(jì)，保證了其形象化、協(xié)同化和精細(xì)化，能夠加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，讓各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)師一起來(lái)建立道路橋梁的模型。各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師在同一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將成果及時(shí)更新，可以實(shí)現(xiàn)信息共享，并且可以使二維數(shù)據(jù)變得立體和形象，最大程度上減少錯(cuò)誤發(fā)生的可能性，節(jié)約設(shè)計(jì)的成本。

2、BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

主線橋梁構(gòu)造物多以裝配式橋梁為主，在跨越深谷大河時(shí)又經(jīng)常使用大跨徑剛構(gòu)橋、斜拉橋、懸索橋等方案，在互通式立體交叉中小半徑曲線箱梁橋又有較多應(yīng)用。針對(duì)公路橋梁的各種橋型，利用BIM技術(shù)在橋梁方案的比選與擬定、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化及鋼結(jié)構(gòu)橋梁的工業(yè)化制造方面均進(jìn)行了不同程度的應(yīng)用。

2.1、基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)搭建

利用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)（航測(cè)遙感、無(wú)人機(jī)傾斜攝影、激光掃描等）作為BIM模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依托協(xié)同平臺(tái)建立環(huán)境模型。圖1將數(shù)字化的勘察成果在協(xié)同平臺(tái)上進(jìn)行傳遞，保證各設(shè)計(jì)專業(yè)采用統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。橋梁專業(yè)設(shè)計(jì)人員利用自主研發(fā)的BIM設(shè)計(jì)軟件，基于數(shù)字化勘察設(shè)計(jì)成果進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)同步生成橋梁方案BIM模型，在協(xié)同平臺(tái)中將含有各專業(yè)信息的BIM模型與環(huán)境模型組裝融合，形成帶有大場(chǎng)景的設(shè)計(jì)BIM模型。各專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)結(jié)合整體模型來(lái)驗(yàn)證橋梁方案的可行性、設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各設(shè)計(jì)專業(yè)銜接問(wèn)題的信息推送與模型的協(xié)同處理。通過(guò)協(xié)同平臺(tái)保證設(shè)計(jì)各參與專業(yè)數(shù)據(jù)源唯一，避免了因數(shù)據(jù)不同步而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)失誤。同時(shí)依托BIM協(xié)同平臺(tái)，經(jīng)各專業(yè)設(shè)計(jì)人員確認(rèn)后提交給下一階段的數(shù)字化成果，能保證設(shè)計(jì)信息的準(zhǔn)確傳遞。

2.2、場(chǎng)地規(guī)劃分析

在市政道路橋梁設(shè)計(jì)中，場(chǎng)地規(guī)劃是一個(gè)重要的內(nèi)容，也是非常重要的環(huán)節(jié)，市政道路橋梁設(shè)計(jì)的質(zhì)量是否合格，與場(chǎng)地規(guī)劃情況直接相關(guān)，因此一定要做好場(chǎng)地規(guī)劃分析工作。過(guò)去，場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是依靠現(xiàn)場(chǎng)勘察人員得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，這種情況下，具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)就會(huì)存在較大的誤差，精確度不夠，并且這種工作模式效率也比較低。針對(duì)這種情況，在市政道路橋梁設(shè)計(jì)中利用BIM技術(shù)，可以提高場(chǎng)地規(guī)劃分析的精確度，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)不斷優(yōu)化場(chǎng)地規(guī)劃分析的目的，具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，利用BIM技術(shù)可以將場(chǎng)地內(nèi)比較抽象的平面元素立體化的表現(xiàn)出來(lái)，使其一目了然，這樣可以幫助規(guī)劃設(shè)計(jì)人員更加輕松地布置各個(gè)階段的場(chǎng)地，同時(shí)將各個(gè)階段場(chǎng)地轉(zhuǎn)換情況考慮進(jìn)去，不斷優(yōu)化布置情況，這樣可以減少重復(fù)布置情況的發(fā)生。另外，利用BIM技術(shù)建立場(chǎng)地模型的過(guò)程之中，可以根據(jù)標(biāo)高方格網(wǎng)導(dǎo)入地形，從而提前將道路標(biāo)高系統(tǒng)和排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)好，這樣在施工的過(guò)程中就可以按照設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行施工，從而減少臨建挖方填方，減少施工量，節(jié)約建設(shè)成本。另一方面，使用BIM相關(guān)軟件和技術(shù)，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)，可以不斷對(duì)道路整體布局進(jìn)行優(yōu)化，提高對(duì)市政道路橋梁的智能化管理水平，最大化程度實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)，使用BIM系列軟件，可以對(duì)道路空間的狀況進(jìn)行模擬，評(píng)估人流車(chē)流信息，保證建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。另外，使用BIM技術(shù)以及相關(guān)軟件和技術(shù)，還可以有效解決傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題，如信息數(shù)據(jù)不足、精確度不夠等。

2.3、BIM與技術(shù)、施工設(shè)計(jì)

確立完施工方案之后，就需要對(duì)橋梁工程進(jìn)行技術(shù)和施工設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)斷面或者配筋等問(wèn)題，這一設(shè)計(jì)方法適合運(yùn)用到大型橋梁或者一些復(fù)雜橋梁設(shè)計(jì)中去;施工設(shè)計(jì)主要是分析和研究橋梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性問(wèn)題。利用BIM技術(shù)可以對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，比如，在對(duì)橋梁進(jìn)行分析時(shí)，利用BIM技術(shù)，將已經(jīng)確立好的橋梁方案、BIM模型和設(shè)計(jì)圖紙相結(jié)合，進(jìn)行三維模式的深化，自動(dòng)生成分析報(bào)告;通過(guò)分析報(bào)告可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中是否存在問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)修改設(shè)計(jì)圖紙，并且再次進(jìn)行檢測(cè)，直到所有問(wèn)題都能得到解決。

2.4、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工程量

新時(shí)期，橋梁工程設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，應(yīng)重視對(duì)BIM技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，可借助該技術(shù)將橋梁施工中的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息儲(chǔ)存，并將這些數(shù)據(jù)存放至模型數(shù)據(jù)庫(kù)之內(nèi)，以此為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算橋梁的工程量，以此為基礎(chǔ)，便于降低由于人為因素而產(chǎn)生的誤差。同時(shí)，工程量設(shè)計(jì)變更條件下，還可將工程量數(shù)據(jù)予以輸出，科學(xué)估算項(xiàng)目的施工成本，繼而提出科學(xué)的施工方案。

2.5、BIM技術(shù)在鋼箱梁細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

目前橋梁工程中越來(lái)越多的進(jìn)行跨線設(shè)計(jì)，為了將跨越路段造成的交通影響降到最低，鋼箱梁頂推方案的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。鋼箱梁一般由頂板、底板、腹板、橫隔板、縱隔板及加勁肋通過(guò)工廠化節(jié)段制造后現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝，其內(nèi)部構(gòu)造縱橫交錯(cuò)，同時(shí)對(duì)加工的精細(xì)化程度又提出了較高的要求。常規(guī)的二維圖紙通常以節(jié)段劃分及幾個(gè)典型橫斷面圖來(lái)描述鋼箱梁的上部結(jié)構(gòu)組成及加工方案。鋼結(jié)構(gòu)加工廠在拿到設(shè)計(jì)圖紙時(shí)不可避免的要對(duì)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)意圖表述不清的位置還需要不斷的與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行反復(fù)溝通，無(wú)形中延長(zhǎng)了施工工期。

結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)的使用為橋梁工程施工帶來(lái)了強(qiáng)大的技術(shù)支持，解決了橋梁施工過(guò)程中的難題及設(shè)計(jì)上存在的問(wèn)題。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，我國(guó)橋梁工程的施工質(zhì)量進(jìn)一步得到了保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂振強(qiáng).BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].交通世界，2019（Z2）：164-165.

[2] 張英新.BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用分析[J].居舍，2019（03）：72.

[3] 劉乾.BIM技術(shù)條件下的市政道路橋梁設(shè)計(jì)研究[J].四川水泥，2019（01）：34.

（作者單位：天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院）