BIM在道路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化中的實(shí)踐探索

李優(yōu)峰

山西運(yùn)城公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院 山西運(yùn)城 044000

傳統(tǒng)的橋梁方案展示一般是采用效果圖的方式，展示視角相對單調(diào)，無法直觀展示橋梁設(shè)計(jì)方案，而BIM＋VR技術(shù)則為橋梁方案展示提供了一種全新的展示手段，能夠真實(shí)展示橋梁的建設(shè)效果，模擬各類地理、時(shí)間及氣象環(huán)境，所見即所得的展示手段便于業(yè)主迅速敲定橋梁設(shè)計(jì)方案[1]。

1 BIM技術(shù)概述

所謂BIM技術(shù)，指的就是現(xiàn)代建筑信息模型，其基本概念如下：立足于實(shí)際建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)信息，構(gòu)建完善的三維數(shù)據(jù)模型，通過數(shù)據(jù)仿真模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的真實(shí)化，進(jìn)而使建筑工程邁上信息化發(fā)展道路的一類技術(shù)。BIM技術(shù)的應(yīng)用是與當(dāng)前我國建筑行業(yè)發(fā)展趨勢相適應(yīng)的。目前，伴隨信息技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)與更新，信息技術(shù)已經(jīng)逐漸深入到社會(huì)各行各業(yè)以及人們的日常生活，這就使得整個(gè)社會(huì)的信息化發(fā)展水平不斷提升。加強(qiáng)對各種新技術(shù)、新產(chǎn)品的運(yùn)用是現(xiàn)階段我國橋梁設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的必然選擇，就BIM技術(shù)而言，其在我國橋梁設(shè)計(jì)行業(yè)的應(yīng)用在很大程度上提高了我國橋梁工程設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。

2 BIM在道路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化中的實(shí)踐

2.1 完善行業(yè)基本標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新協(xié)同化的工作模式

隨著路橋行業(yè)的發(fā)展，BIM技術(shù)在實(shí)際的設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)中得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)越來越多的BIM技術(shù)研發(fā)人員也相應(yīng)地研發(fā)出了許多種不同類型的插件與接口，這種情況的存在極大地增加了設(shè)計(jì)人員工作的交流難度。為了更好地提升BIM技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)用的質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員要加快從眾多BIM相關(guān)軟件技術(shù)中選出一些技術(shù)水準(zhǔn)比較高的技術(shù)，統(tǒng)一相關(guān)插件與接口的輸出形式，盡可能地滿足設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)工作需求。此外，路橋工程結(jié)構(gòu)形式也日趨多樣化和繁雜化，且對施工技術(shù)水準(zhǔn)具有較高要求，大大增加了BIM技術(shù)的應(yīng)用難度，所以實(shí)際的設(shè)計(jì)中要及時(shí)創(chuàng)新BIM技術(shù)應(yīng)用中的協(xié)同化工作模式，力求不斷提升路橋設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，可以有效地控制路橋工程建設(shè)成本[2]。

2.2 模型的構(gòu)建

BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用首先需要構(gòu)建一個(gè)科學(xué)完善的模型，具體來說，主要涉及到以下兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是借助AutodeskRevit軟件為橋梁構(gòu)件提供族的協(xié)同作用。例如，某橋梁工程的基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，參照其平面圖紙，AutodeskRevit應(yīng)用程序可通過其自帶的架構(gòu)基礎(chǔ)族模板建構(gòu)一個(gè)完整的基礎(chǔ)族庫，同時(shí)還可以及時(shí)而準(zhǔn)確地導(dǎo)入所有相關(guān)數(shù)據(jù)，并在三維立體圖形中檢驗(yàn)基礎(chǔ)模型的構(gòu)建是否存在缺陷或漏洞。第二個(gè)環(huán)節(jié)是獲取橋梁完整的建模形態(tài)。在完成基礎(chǔ)構(gòu)件族的建構(gòu)工作之后，可借助該軟件構(gòu)建一個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)文件，并將已經(jīng)建構(gòu)好的族庫直接導(dǎo)入到這一項(xiàng)目文件之中，然后再對各基礎(chǔ)構(gòu)件的具體方位進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，最終獲得準(zhǔn)確完整的橋梁工程數(shù)字化建模信息。

2.3 快速完成工程量計(jì)算與分析

現(xiàn)有曲面和設(shè)計(jì)曲面之間的土方量可利用平均斷面算法快速求得。通過試算填挖距離及土方調(diào)配可得到土方計(jì)算表，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，可確定取、棄土場的經(jīng)濟(jì)分界點(diǎn)及最優(yōu)位置。同時(shí)，還可以從道路模型中提取實(shí)時(shí)工程材料種類及數(shù)量，對項(xiàng)目成本進(jìn)行及時(shí)分析和控制，縮短工期，提高工作效率。

2.4 平臺的選用

目前，參數(shù)族構(gòu)件建立可使用Autodesk Revit、Autodesklnve ntor、Microstation Connect等軟件。其中，Microstation Connect建模能力強(qiáng)大，但當(dāng)前版本的參數(shù)化功能相對薄弱，有些模型參數(shù)無法實(shí)現(xiàn)，并不能實(shí)現(xiàn)模型全參數(shù)化驅(qū)動(dòng)。Autodesk Revit具有較強(qiáng)的參數(shù)化功能，并且具有不同的族庫樣板，可以針對不同的需要，建立包括公制常規(guī)模型、基于面的公制常規(guī)模型、基于線的公制常規(guī)模型、自適應(yīng)公制常規(guī)模型、體量等幾十種不同類型的參數(shù)族模型，并且內(nèi)置Dynamo插件可以制作更多形狀復(fù)雜的參數(shù)族模型。但是Autodesk Revit本身建模功能較弱，只包含拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣及空心剪切等一些常見建模命令，Dynamo插件雖然使Autodesk Revit的建模功能有很大程度的提升，但是建模方式需要采用編程方式，增加了軟件上手難度，降低了建模效率。Autodesk lnventor具有更強(qiáng)大的參數(shù)化功能及更強(qiáng)大的建模能力。并具有較強(qiáng)的模型出圖、工程量統(tǒng)計(jì)及一定的應(yīng)力分析功能。內(nèi)置國際及中國規(guī)范的型鋼及連接件族庫。同樣支持Dynamo模型的輸入。是較理想的參數(shù)族建立平臺。

2.5 自動(dòng)生成施工平面圖

首先，根據(jù)收集到的外部參考信息可生成多個(gè)圖紙的草圖。其次，提取模型中的信息生成道路橫斷面圖、縱斷面圖和土方施工圖，同時(shí)自動(dòng)標(biāo)注相關(guān)參數(shù)。當(dāng)模型發(fā)生變化時(shí)，施工圖也可以實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。此外，圖幅線可以根據(jù)路線走向自動(dòng)布局，對路線平、縱面進(jìn)行劃分，同時(shí)生成相關(guān)圖例[3]。

2.6 道路施工環(huán)境設(shè)計(jì)與優(yōu)化

擬建模型結(jié)合原地貌和建筑物，在三維中進(jìn)行總體性施工組織可視化推演分析、多方案比選、多方論證、擇優(yōu)實(shí)施、統(tǒng)籌組織協(xié)調(diào)。結(jié)合周邊道路車流量數(shù)據(jù)信息，分階段進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換模擬分析，輔助制定交通轉(zhuǎn)換專項(xiàng)方案，保障現(xiàn)場主體施工和市政交通通行互不干擾，周邊交通順暢、有序，交通轉(zhuǎn)換方案達(dá)到最優(yōu)[4]。在BIM模型中可視化模擬分析拆遷關(guān)鍵區(qū)域，輔助制定分期征地拆遷方案，制定合理的出土線路和機(jī)械配置方案。確保工期、安全的同時(shí)，降低實(shí)施難度。

3 結(jié)語

為了有效地提升BIM技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中應(yīng)用的質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員可以從優(yōu)化路橋施工模擬，加快完善數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程入手，平時(shí)注意加強(qiáng)施工技術(shù)指導(dǎo)，完善行業(yè)基本標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新協(xié)同化的工作模式，力求不斷提升BIM技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中應(yīng)用的質(zhì)量。