BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

文/蔣發(fā)

1 前言

隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)也處于關(guān)鍵階段，尤其是一些跨?；蛘呤强缃葮蛄航ㄔO(shè)項(xiàng)目，所需要的建造工藝和建造難度逐漸增大，從橋梁工程設(shè)計(jì)階段、管理階段和運(yùn)營(yíng)階段都要做好充足的準(zhǔn)備，保證橋梁工程的施工質(zhì)量。

2 工程項(xiàng)目中BIM 的應(yīng)用特征

通過應(yīng)用建筑信息模型(Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱：BIM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁工程項(xiàng)目的管理，以此來提升橋梁工程的應(yīng)用效率，進(jìn)而解決橋梁工程在設(shè)計(jì)初期所遇到的各類問題。同時(shí)，BIM 技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用可以滿足綠色環(huán)保的核心理念，確保橋梁整個(gè)生命安全周期的可持續(xù)性。采用BIM技術(shù)的目標(biāo)是建立完整的項(xiàng)目全過程，以此來解決當(dāng)前項(xiàng)目設(shè)計(jì)中存在的諸多問題[1]。

2.1 可視化

可視化是BIM 的本質(zhì)，是檢驗(yàn)BIM 技術(shù)的重要特征。尤其是在建筑行業(yè)，建筑信息模型可視化有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，尤其是基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱：CAD)，在圖紙上使用簡(jiǎn)單的線條對(duì)其進(jìn)行繪制，無法真實(shí)表現(xiàn)出構(gòu)件的實(shí)際結(jié)構(gòu)與形態(tài)，這就要求施工人員具備一定的空間想象力。BIM 技術(shù)為可視化的實(shí)現(xiàn)提供了新的路徑，在現(xiàn)實(shí)中，以三維的形式呈現(xiàn)出來。在建筑行業(yè)中，效果圖的應(yīng)用雖然可以直觀地呈現(xiàn)出項(xiàng)目設(shè)計(jì)的整體外觀，但僅限于構(gòu)建的大小、位置與顏色，其他信息相對(duì)不完整，不同構(gòu)建之間的互動(dòng)性相對(duì)不足[2]。

2.2 協(xié)同性

協(xié)同性是用于協(xié)調(diào)協(xié)作的功能，是檢驗(yàn)BIM 的第二特征。目前，協(xié)調(diào)協(xié)作方式是建筑業(yè)各環(huán)節(jié)的工作關(guān)鍵，無論是建筑單位的生產(chǎn)單位還是設(shè)計(jì)單位，在工程運(yùn)營(yíng)方面都需要相互協(xié)調(diào)并配合工作開展。對(duì)于項(xiàng)目落實(shí)過程中所出現(xiàn)的問題，需要進(jìn)行組織協(xié)調(diào)，找到問題出現(xiàn)的原因，并提出合理的解決方案，盡快進(jìn)行補(bǔ)救[3]。

2.3 模擬性

BIM 技術(shù)主要是用于功能模擬，因BIM 技術(shù)的模擬對(duì)象并非針對(duì)建筑模型，而是針對(duì)建筑物實(shí)際環(huán)境的建筑模擬。BIM 技術(shù)的應(yīng)用也是模擬功能的一部分，可以此來驗(yàn)證建筑施工的可能性。如對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的工程項(xiàng)目，BIM 技術(shù)會(huì)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行模擬，以此來驗(yàn)證施工的可能性。模擬作為最常見的操作，在進(jìn)行仿真后，需要對(duì)其進(jìn)行分析，避免在建筑設(shè)計(jì)和建筑施工中出現(xiàn)問題[4]。

3 BIM 技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 基于BIM 技術(shù)確定橋梁工程框架

基于BIM 技術(shù)的橋梁項(xiàng)目是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，是基于BIM 信息模型完成各個(gè)階段的工作內(nèi)容。在這一過程中，信息和模型都是動(dòng)態(tài)的。BIM 在橋梁工程不同階段的應(yīng)用框架如圖1 所示。橋梁項(xiàng)目中有諸多環(huán)節(jié)需要應(yīng)用到BIM 技術(shù)，如施工準(zhǔn)備階段、施工驗(yàn)收階段和維護(hù)階段等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要重視流程問題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的精細(xì)化管理和信息化管理。本課題主要討論BIM 技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，具體包括參數(shù)化設(shè)計(jì)、Dynamo 橋梁設(shè)計(jì)以及模塊化設(shè)計(jì)等[5]。

圖1 BIM 在橋梁工程不同階段的應(yīng)用框架

3.2 基于BIM 技術(shù)橋梁可行性問題探究

橋梁工程項(xiàng)目可行性報(bào)告是項(xiàng)目進(jìn)行的基礎(chǔ)和依據(jù)，需要考慮到項(xiàng)目建設(shè)的可行性，了解項(xiàng)目建設(shè)的重要性與必要性。對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目來說，工程項(xiàng)目可行性報(bào)告與設(shè)計(jì)階段有所不同，需要項(xiàng)目各部門進(jìn)行工程協(xié)調(diào)。同時(shí)，可行性的提出需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，若是指標(biāo)出現(xiàn)變動(dòng)，需要對(duì)應(yīng)的部門對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，提高項(xiàng)目部門參與的流暢度。與傳統(tǒng)使用的CAD 技術(shù)有所差距，BIM 技術(shù)的運(yùn)用主要是將項(xiàng)目設(shè)計(jì)作為此次產(chǎn)品的核心，并對(duì)其展開模型構(gòu)建，所涉及的各種要素都可以通過BIM 信息采集平臺(tái)完成，以此來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)階段多部門門溝通不暢的問題。橋梁可行性研究階段可以解決項(xiàng)目決策中存在的諸多問題，目前除了BIM 技術(shù)信息集成外，其自身還具有三維可視化功能，能夠了解項(xiàng)目建設(shè)的可行性與必要性。同時(shí)，每個(gè)階段各方案模型可以直接導(dǎo)入交互后期處理模型，用于向社會(huì)公眾進(jìn)行展示，最終選擇出大眾可以接受的項(xiàng)目計(jì)劃和方案[6]。

3.3 基于BIM 技術(shù)橋梁設(shè)計(jì)

在施工設(shè)計(jì)中，需要完善施工圖紙與相關(guān)資料，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，進(jìn)一步細(xì)化施工圖紙，對(duì)存在誤差的地方進(jìn)行矯正。目前在橋梁項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，常規(guī)的設(shè)計(jì)圖標(biāo)準(zhǔn)只能滿足施工水平，項(xiàng)目中的具體數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)，難以滿足橋梁施工所需要的支架、橋墩等在內(nèi)的重要參數(shù)與結(jié)構(gòu)。技術(shù)人員通過建模方式對(duì)平面設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行補(bǔ)充與細(xì)化，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙中保留的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，而這些內(nèi)容多數(shù)是依靠技術(shù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)[7]。在龐大的橋梁工程設(shè)計(jì)中，面對(duì)龐大的數(shù)據(jù)信息，尤其是在巨大的模型信息量下，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)圖紙的細(xì)化和調(diào)整，甚至?xí)雎灾匾男畔?nèi)容。采用BIM 技術(shù)是為了解決經(jīng)驗(yàn)所造成的設(shè)計(jì)圖紙不過關(guān)的問題，三維可視化效果可以對(duì)圖紙中所存在的諸多細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整和修正，達(dá)到精細(xì)化改善。同時(shí)，對(duì)于不同的項(xiàng)目，BIM 技術(shù)可以滿足不同的建模需求，可以構(gòu)建出不同的精準(zhǔn)度和可視化模型效果。與平面設(shè)計(jì)圖相比，可以直觀地對(duì)細(xì)節(jié)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保圖紙的精準(zhǔn)度與效果得以提升[8]。

3.3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是將各要素作為函數(shù)變量，通過設(shè)計(jì)函數(shù)或算法關(guān)聯(lián)各個(gè)參數(shù)，達(dá)到模型生成目的，以此來減少建模中重復(fù)性工作，提升橋梁建模的效率。由于每座橋梁橋設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)目的存在差異，決定著橋梁造型的區(qū)別，目前可以通過使用BIM 技術(shù)進(jìn)行建模，改變和提高現(xiàn)有建模效率，滿足更復(fù)雜的橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

3.3.2 Dynamo 橋梁設(shè)計(jì)

Dynamo 是Revit 的可視化編程插件，允許設(shè)計(jì)師以可視化節(jié)點(diǎn)的形式指定參數(shù)和功能來修改模型，通過模型計(jì)算與建模過程的自動(dòng)化來優(yōu)化并提升技術(shù)人員的設(shè)計(jì)效率。項(xiàng)目設(shè)計(jì)師可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)和箭頭，按照某種邏輯將節(jié)點(diǎn)連接起來，解決編程所遇到的難題，從而提升工作效率。

4 結(jié)語

本文以橋梁工程施工項(xiàng)目作為研究背景，對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行分析，主要對(duì)當(dāng)前橋梁BIM 技術(shù)應(yīng)用的可行性和設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行討論，以最大限度地提升BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。