基于BIM 技術(shù)的市政道路橋梁設(shè)計(jì)探究

饒友平

（重慶市設(shè)計(jì)院， 重慶 400015）

0 引言

隨著現(xiàn)代城市的極速發(fā)展和整體規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市對(duì)相關(guān)市政配套設(shè)施都提出了更高的要求，這當(dāng)中也涉及各種新型道路橋梁工程的建設(shè)，或者是對(duì)原有的道路橋梁系統(tǒng)進(jìn)行改造。原先使用的工程技術(shù)往往都無(wú)法直觀清晰地提出動(dòng)態(tài)性的設(shè)計(jì)內(nèi)容，但是BIM 技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一弊端，有效實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維之中的智能化，在動(dòng)態(tài)演示之下把道路橋梁工程每個(gè)階段的具體情況都展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也使設(shè)計(jì)方案能夠直接轉(zhuǎn)變成模型，為后續(xù)施工提供充分的技術(shù)支持，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 兩者之間的關(guān)系

1.1 BIM 技術(shù)

BIM 是建筑信息模型的英文縮寫，主要是通過(guò)三維數(shù)字等一些先進(jìn)的技術(shù)建立數(shù)字化模型，并進(jìn)行工程各節(jié)點(diǎn)的三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)以及仿真化分析，以此實(shí)現(xiàn)模塊化、系統(tǒng)化和可視化的精細(xì)設(shè)計(jì)[1]。這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)道路橋梁工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在其施工和其它環(huán)節(jié)之中通過(guò)新型的設(shè)計(jì)理念，推動(dòng)市政道路橋梁工程設(shè)計(jì)向著信息化方向發(fā)展。

1.2 優(yōu)勢(shì)

（1）完全凸顯設(shè)計(jì)意圖

運(yùn)用BIM 軟件構(gòu)建起道路橋梁模型，能夠直接模擬出整體工程的三維環(huán)境，設(shè)計(jì)師可以直接依照直觀的工程模型，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部的統(tǒng)一化設(shè)計(jì)，達(dá)到直接展示直觀效果的目的。

（2）強(qiáng)化模擬分析能力

BIM 通過(guò)優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)的虛擬性，一旦需要某一處的細(xì)節(jié)就會(huì)直接從模型之中進(jìn)行提取，最終以三維立體圖形的方式將設(shè)計(jì)模型展現(xiàn)出來(lái)，最大程度上保證了設(shè)計(jì)的合理性。這樣一來(lái)在設(shè)計(jì)階段就能夠提前感受到最終建設(shè)完成之后的效果，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，做出相應(yīng)的改正措施。

（3）提升設(shè)計(jì)精準(zhǔn)性

傳統(tǒng)市政道路橋梁設(shè)計(jì)都是要制作二維圖紙的，它其實(shí)是設(shè)計(jì)人員在空間想象中的三維模型投影以及將其剖切到二維平面上形成的，但是這種圖紙所反映出來(lái)的效果以及糾錯(cuò)的效率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及三維模型。三維模型最終生成的圖紙其表現(xiàn)形式非常豐富，可以準(zhǔn)確無(wú)誤地展示出所有細(xì)節(jié)內(nèi)容，因此這在設(shè)計(jì)施工方面具有極高的精準(zhǔn)度。

（4）實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享

BIM 信息模型之中包含有橋梁工程的全部信息，在其項(xiàng)目周期之中使用同一個(gè)模型，因此不論是數(shù)據(jù)的更改還是采集都只有一個(gè)進(jìn)出口，這就在很大程度上保證了數(shù)據(jù)的完整性；同時(shí)這種數(shù)字化的模型還可以使資料在長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)進(jìn)行良好的積累、傳遞與共享，集成管理作用極為明顯[2]。

（5）達(dá)到協(xié)同設(shè)計(jì)的目的

通過(guò)該技術(shù)能夠有效借鑒和使用信息模型數(shù)據(jù)庫(kù)之中的各項(xiàng)信息，并在統(tǒng)一化數(shù)據(jù)的引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)融合，最終達(dá)到高度的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，提升設(shè)計(jì)本身的契合性，強(qiáng)化協(xié)同設(shè)計(jì)的效果及效率。

2 設(shè)計(jì)探究

2.1 場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)方面

在市政道路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，場(chǎng)地規(guī)劃是一項(xiàng)極為關(guān)鍵的內(nèi)容，同時(shí)也是極為重要的環(huán)節(jié)，最終工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣程度和這項(xiàng)內(nèi)容有著直接關(guān)系，因此這就必須要將場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)落實(shí)到位。原先在進(jìn)行這方面設(shè)計(jì)時(shí)基本都是依靠勘察人員通過(guò)測(cè)量得到數(shù)據(jù)，因此極易出現(xiàn)較大范圍的誤差，影響最終設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度，同時(shí)效率較低。然而在使用BIM 技術(shù)之后，就可以有效提升場(chǎng)地規(guī)劃分析的精準(zhǔn)度，保證工作效率，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，這主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)內(nèi)容上。

第一，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)可以將場(chǎng)地之中相對(duì)比較抽象的平面元素通過(guò)立體化的形式展現(xiàn)出來(lái)，使所有的內(nèi)容都能夠一目了然。這樣一來(lái)不但可以使設(shè)計(jì)人員高效地進(jìn)行場(chǎng)地布置和設(shè)計(jì)，還可以把每一個(gè)階段場(chǎng)地的具體轉(zhuǎn)換情況完全考慮進(jìn)去，以此實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，降低重復(fù)布置的情況。此外，運(yùn)用該技術(shù)建立場(chǎng)地模型時(shí)還可以通過(guò)標(biāo)高方格網(wǎng)將地形導(dǎo)入進(jìn)去，從而預(yù)先設(shè)計(jì)好排水系統(tǒng)以及道路的標(biāo)高系統(tǒng)，這樣就能夠在場(chǎng)平的時(shí)候依照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的路網(wǎng)豎向方案去施工，以此減少施工量、挖方、填方，達(dá)到節(jié)約成本的目的[3]。第二，通過(guò)BIM 技術(shù)和相應(yīng)的軟件，將地理信息系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)去，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)道路整體布局的詳細(xì)優(yōu)化，以此實(shí)現(xiàn)道路橋梁的智能化管理，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)；另外在使用相關(guān)軟件之后，還能夠直接對(duì)道路橋梁的實(shí)際情況進(jìn)行模擬，以此對(duì)車流量和人流量進(jìn)行評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的建設(shè)目標(biāo)。該技術(shù)的使用還可以有效解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式上存在的一些問(wèn)題，比如精準(zhǔn)度不夠或者是數(shù)據(jù)信息缺乏的問(wèn)題。

2.2 3D 可視化

現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在了各類工程競(jìng)標(biāo)之中，很多市政道路橋梁工程之中也有了一些實(shí)際的應(yīng)用案例。在BIM 技術(shù)的支持下，主要能夠建立起市政道路和橋梁的設(shè)計(jì)模型，這種模型是在三維空間中建立完成的，所以能夠?qū)崿F(xiàn)完全的可視化，由此在市政工程招標(biāo)之中就能夠使相關(guān)部門對(duì)工程設(shè)計(jì)有更為直觀的感受，也可以從多個(gè)角度對(duì)工程進(jìn)行研究和分析，最終直觀地觀察整個(gè)工程。

2.3 景觀設(shè)計(jì)

運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以先把道路橋梁范圍之中的景觀方案進(jìn)行模擬分析，以此實(shí)現(xiàn)景觀和工程之間的相互協(xié)調(diào)，避免后續(xù)工程建設(shè)給周圍生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不良影響。另外通過(guò)BIM 技術(shù)，還能夠在空間方面和工程相互結(jié)合，以此建立起來(lái)工程景觀模型，使設(shè)計(jì)人員可以對(duì)景觀進(jìn)行優(yōu)化提升，突破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式中的一些限制，最終使設(shè)計(jì)過(guò)程能夠達(dá)到動(dòng)態(tài)化與可視化，并將工程設(shè)計(jì)質(zhì)量顯著提高。

2.4 模型同步管理

在BIM 技術(shù)的支持下，會(huì)在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，同時(shí)在建設(shè)項(xiàng)目周期之中，BIM 模型之中的很多信息都可以給絕大多數(shù)決策提供依據(jù)。在道路橋梁設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，設(shè)備管線、設(shè)計(jì)以及運(yùn)維管理等內(nèi)容都能夠達(dá)到信息資源共享的目的，各類參與主體也都可以把信息導(dǎo)入到BIM 之中，并在共同的平臺(tái)下達(dá)到協(xié)作的目的，由此改善傳統(tǒng)條件下工作效率低下以及信息不對(duì)稱的問(wèn)題。

2.5 鋼箱梁細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段橋梁工程之中出現(xiàn)了很多跨線橋設(shè)計(jì)，為了可以將跨越結(jié)構(gòu)施工給交通運(yùn)行帶來(lái)的影響降到最低，鋼箱梁頂推方案開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。鋼箱梁通常都是由地板、頂板、橫隔板、腹板等材料在工廠節(jié)段制造之后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝完成，其內(nèi)部的構(gòu)造相對(duì)比較復(fù)雜，橫縱交錯(cuò)，同時(shí)還給加工精細(xì)化提出了一些要求[4]。傳統(tǒng)二維圖紙下一般都是通過(guò)節(jié)段劃分和幾個(gè)相對(duì)比較典型的橫斷面圖去制定鋼箱梁上部結(jié)構(gòu)的組成情況以及具體的加工措施。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)加工方在得到設(shè)計(jì)圖紙之后往往都需要對(duì)圖紙實(shí)施深化設(shè)計(jì)，并對(duì)其中設(shè)計(jì)意圖不夠明顯的地方需要及時(shí)不斷地和設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通，這就在無(wú)形當(dāng)中給工期造成了影響。BIM 技術(shù)的引入就很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料可以很便捷的輸出不同位置和角度的二維剖面，迅速生成相關(guān)構(gòu)造圖紙，大大提高了鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，市政道路橋梁作為一個(gè)城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)，彰顯了一個(gè)城市發(fā)展的基本水平。而B(niǎo)IM 技術(shù)的出現(xiàn)有效改善了原先工程設(shè)計(jì)方面不精準(zhǔn)、不同步等問(wèn)題，真正體現(xiàn)出了該類工程規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工建設(shè)等工作最終的全過(guò)程一體化管理，最大程度上保證了設(shè)備、結(jié)構(gòu)以及管線等內(nèi)容都可以在同一模型之中進(jìn)行設(shè)計(jì)，由此提升了工程最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量，促進(jìn)了城市化發(fā)展。