BIM應(yīng)用于市政橋梁設(shè)計的實踐分析

鐘建華

（中國城市建設(shè)研究院有限公司浙江分院 杭州 310004）

在經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，相應(yīng)增加了橋梁工程數(shù)量。橋梁工程會受到多方面影響，尤其是自然環(huán)境的影響，當處于惡劣天氣時，會使橋梁受到不同程度損害。此外，地質(zhì)災(zāi)害與人為操作也會對橋梁結(jié)構(gòu)造成破壞影響，降低橋梁安全性能，甚至還會使橋梁出現(xiàn)坍塌事故，嚴重威脅行人的生命財產(chǎn)安全?；谝陨戏矫?，必須注重公路橋梁設(shè)計問題，確保整個施工建設(shè)的穩(wěn)定有序開展。通過應(yīng)用BIM技術(shù)可以改善橋梁設(shè)計與實踐問題。傳統(tǒng)橋梁工程建設(shè)采用CAD技術(shù)制作二維圖紙，通過專用軟件轉(zhuǎn)化為三維圖紙，為技術(shù)人員提供參考。傳統(tǒng)設(shè)計與施工模式復(fù)雜，且存在不足和弊端。若CAD制圖錯誤，將會導(dǎo)致后續(xù)三維成圖錯誤。由于三維成圖存在不可逆特點，上述問題都會影響橋梁設(shè)計效果。

1 BIM技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀

BIM技術(shù)屬于特殊工作方式，隨著智能化系統(tǒng)的研發(fā)，可以有效結(jié)合三維模型與智能化系統(tǒng)，以此建立三維模型智能化工作方式。在研究橋梁設(shè)計時，BIM技術(shù)可以有效結(jié)合智能與三維模型，以此簡化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性。建筑信息建模管理屬于BIM的基本含義，通過數(shù)字形式描述出建設(shè)項目的物理功能。在項目前期立項、設(shè)計和施工維護等環(huán)節(jié)均可應(yīng)用BIM技術(shù)，形成專業(yè)的數(shù)據(jù)庫。在實際建造之前，需要使用BIM技術(shù)在計算機設(shè)計平臺之上，按照建造結(jié)構(gòu)的實際要求，不斷加強進行優(yōu)化設(shè)計，之后再將設(shè)計結(jié)果體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，這樣不僅可以加強建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，還可以降低生產(chǎn)成本，減少建設(shè)工期。BIM技術(shù)屬于建筑技術(shù)的革新，能夠促進建筑行業(yè)的發(fā)展，提升工程信息化密集度。

2 市政橋梁設(shè)計現(xiàn)狀

2.1 缺乏專業(yè)協(xié)調(diào)

由于橋梁工程的綜合程度比較高，整個設(shè)計過程復(fù)雜。在設(shè)計過程中需要考慮到不同專業(yè)的設(shè)計合理性，確保各專業(yè)的協(xié)調(diào)。在市政橋梁設(shè)計中，設(shè)計圖紙由不同專業(yè)負責(zé)繪制設(shè)計圖紙，從而導(dǎo)致工程設(shè)計無法及時進行協(xié)調(diào)溝通，還會導(dǎo)致不同專業(yè)的設(shè)計圖紙存在矛盾，增加后續(xù)橋梁施工難度。

2.2 缺乏安全性設(shè)計技術(shù)

橋梁工程設(shè)計期間，既要確保整體美觀性，還應(yīng)當考慮到橋梁的安全性。當前我國關(guān)于市政橋梁的安全性設(shè)計還比較低級，設(shè)計人員通過現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范和工程案例，對橋梁結(jié)構(gòu)進行經(jīng)驗設(shè)計。由于不同橋梁工程所處的環(huán)境不同，如果只是按照設(shè)計圖紙與規(guī)范指標，沒有考慮到實際因素，將會影響橋梁設(shè)計效果。

2.3 缺乏后期設(shè)計方案

橋梁工程都分布在交通復(fù)雜地段，對于設(shè)計的要求比較高，同時對施工建設(shè)的要求也比較高?，F(xiàn)階段對于橋梁工程來說，必須按照傳統(tǒng)先設(shè)計后施工方法。然而在實際施工期間，沒有結(jié)合具體的施工條件，極易增加后續(xù)施工難度。這樣不僅會對工程建設(shè)進度造成影響，還會增加工程資源浪費與資金消耗。

2.4 設(shè)計圖紙不準確

橋梁工程設(shè)計過程中對于臺橋尺寸、高度，錨塊位置及大小，橋臺建設(shè)所需混凝土，都需要通過CAD圖紙進行人工設(shè)計。橋梁工程的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不同型號包含多種構(gòu)件，整個計算量比較大，還會消耗人力物力，極易出現(xiàn)差錯。工程設(shè)計數(shù)據(jù)不準確，還會對工程結(jié)構(gòu)性和安全性造成影響。

3 BIM技術(shù)在市政橋梁設(shè)計中的應(yīng)用

在BIM技術(shù)快速發(fā)展過程中，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于市政領(lǐng)域，既可以改善橋梁設(shè)計的弊端，還能夠為后續(xù)橋梁設(shè)計提供參考。通過技術(shù)應(yīng)用調(diào)研可知，BIM技術(shù)在市政橋梁設(shè)計中的應(yīng)用如下：

3.1 建立BIM云平臺，加大專業(yè)協(xié)調(diào)度

橋梁工程設(shè)計的復(fù)雜性比較大，信息整合量多，從而導(dǎo)致協(xié)同設(shè)計難度大。傳統(tǒng)橋梁設(shè)計的信息管理多采用人工管理和處理，會降低信息整合效率，信息傳輸效率低下。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，在項目內(nèi)部建立BIM協(xié)同平臺，將不同專業(yè)部門所收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_中，通過BIM技術(shù)當中的云計算功能和云平臺功能，提升信息管理的高效性和安全性，便于獲取信息數(shù)據(jù)。在工程后續(xù)設(shè)計中，不同專業(yè)技術(shù)人員可以在云平臺上下載信息圖紙，通過BIM繪圖軟件建立三維信息模型。不同專業(yè)部門和技術(shù)人員都可以在云平臺上分析和討論模型存在的問題，按照修改意見對信息進行更新，以此提升工程設(shè)計效率。然而需要注意的是，BIM協(xié)同技術(shù)處于發(fā)展階段，需要接觸國外技術(shù)支持，技術(shù)和軟件均不成熟。在后續(xù)發(fā)展中還應(yīng)當開發(fā)自主平臺，增加新功能。

3.2 基于場景模擬提升橋梁安全性

在傳統(tǒng)橋梁設(shè)計中，主要是按照現(xiàn)有工程案例和人工經(jīng)驗開展設(shè)計，沒有結(jié)合工程實際特點，無法確保項目設(shè)計的安全性。導(dǎo)致該項問題的主要原因在于缺乏技術(shù)。通過BIM技術(shù)模擬性優(yōu)勢，可以將工程所在地的水文地質(zhì)信息、環(huán)境信息、氣候信息加入到BIM軟件中，分析工程安全性的影響因素。通過軟件可以提供橋梁排水能力、承載力和耐久性指標。技術(shù)人員按照指標，分析橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度，確保其滿足工程要求。由于BIM技術(shù)處于發(fā)展過程中，還需要不斷升級和更新軟件，完善BIM體系。同時還應(yīng)當提升相關(guān)功能。由于部分技術(shù)處于理論階段，實際應(yīng)用差距較大，在后續(xù)工程建設(shè)中還應(yīng)當按照工程實際情況，促進BIM技術(shù)發(fā)展。

3.3 實現(xiàn)設(shè)計施工一體化

在傳統(tǒng)設(shè)計中，所制定的橋梁工程設(shè)計方案的施工可行性比較低，通過設(shè)計方案無法預(yù)測工程建設(shè)可能出現(xiàn)的問題。在引入BIM技術(shù)之后，可以通過3D數(shù)據(jù)模型模擬整個工程，通過技術(shù)所具備的模擬性和可視性特點，深入分析現(xiàn)場施工的可行性。在三維立體設(shè)計中，可以清晰觀察到項目概況，明確工程施工思路。同時可按照現(xiàn)場條件對施工過程進行模擬，制定多種施工方案，確保整個工程的良好有序開展。

3.4 借助云計算技術(shù)，提升設(shè)計精準度

在橋梁工程設(shè)計中，數(shù)據(jù)準確性屬于重要指標，會對整個工程建設(shè)過程造成影響。通過BIM技術(shù)可以分析計算橋梁的各部件，以此獲得構(gòu)件的信息，以此控制工程成本。此外BIM軟件可以將數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點后4位，能夠明顯提升數(shù)據(jù)計算能力，構(gòu)建準確性和設(shè)計效率。然而通過分析BIM軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀可知，當前比較缺乏專業(yè)BIM人才，并且對于軟件的操作都不熟練，在橋梁工程設(shè)計中無法發(fā)揮出BIM技術(shù)的優(yōu)勢。所以在未來發(fā)展中，應(yīng)注重培養(yǎng)BIM人才，全面提升軟件的有效利用率，進一步提升設(shè)計效率。

4 結(jié)束語

綜上所述，橋梁工程建設(shè)城市現(xiàn)代化建設(shè)中占據(jù)重要地位，通過橋梁工程設(shè)計能夠促進城市發(fā)展，緩解交通壓力。在橋梁工程設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，既能夠提升設(shè)計效率，還能夠維護結(jié)構(gòu)安全，降低施工安全風(fēng)險與成本支出。由于我國BIM技術(shù)處于探索階段，仍然存在較多問題，在實際應(yīng)用中必須進行優(yōu)化改善，全面發(fā)揮出BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計中的作用。