BIM在道路橋梁設(shè)計(jì)中的優(yōu)化運(yùn)用

郝嘉瑋

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院工程設(shè)計(jì)中心 山西太原 030000）

0 引言

在新時(shí)期背景下，路橋設(shè)計(jì)的優(yōu)化創(chuàng)新成為大勢(shì)所趨，這將要求設(shè)計(jì)者堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的原則，樹立先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，對(duì)整體設(shè)計(jì)模式進(jìn)行優(yōu)化，靈活運(yùn)用BIM技術(shù)為路橋設(shè)計(jì)提供充足的技術(shù)支持，延長(zhǎng)路橋工程的使用壽命，使工程質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。

1 基于BIM的橋梁設(shè)計(jì)流程

在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上BIM技術(shù)誕生，作為多維模型集成技術(shù)，可對(duì)建筑工程進(jìn)行數(shù)字化描述，構(gòu)建信息化數(shù)字模型，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)營(yíng)管理中得到廣泛應(yīng)用。在路橋工程設(shè)計(jì)階段，將BIM技術(shù)應(yīng)用其中可更加直觀形象的了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，以免不良地質(zhì)影響工程順利開展，該技術(shù)可迅速獲取地質(zhì)特點(diǎn)并反饋給設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)師根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定合理的設(shè)計(jì)方案，從而加快工程進(jìn)度，提高工程設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量。

現(xiàn)階段，BIM技術(shù)主要適用于路橋工程的設(shè)計(jì)階段，從整體工程建設(shè)層面來(lái)看，該技術(shù)有助于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的組成，在同一協(xié)作平臺(tái)中進(jìn)行信息交流與溝通，事先發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤與漏洞，并及時(shí)采取措施解決。在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上，橋梁設(shè)計(jì)的主要流程為：第一步，改變橋梁設(shè)計(jì)的核心，由原本的二維圖紙改為三維BIM模型，在項(xiàng)目正式開展之前，各參與方均可對(duì)設(shè)計(jì)工作提出意見或建議，將設(shè)計(jì)工作納入到橋梁全生命周期中，有助于降低投資成本、控制風(fēng)險(xiǎn)；第二步，在工程正式設(shè)計(jì)之前，由設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)建立BIM平臺(tái)，將各項(xiàng)工作在上一階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化，確保信息完整與溝通順暢；第三步，借助BIM平臺(tái)，在相關(guān)軟件的輔助支持下，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)受力、工程統(tǒng)計(jì)、碰撞檢查等功能，使設(shè)計(jì)流程得到進(jìn)一步優(yōu)化和完善[1]。

2 BIM技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

在路橋工程中，主橋鋼箱梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)工程整體質(zhì)量具有決定作用，對(duì)設(shè)計(jì)方面也提出較高要求。對(duì)此，可將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，通過(guò)構(gòu)建BIM模型，對(duì)橫隔板與頂板進(jìn)行三維處理，有助于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中多成員、多系統(tǒng)之間的三維協(xié)同操作，以剖面圖為參考檢查鋼箱板的細(xì)節(jié)，以免出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤，促進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率的提升。

2.1 模型構(gòu)建

在BIM模型構(gòu)建中，主要包含以下內(nèi)容：首先，建立族庫(kù)，采用公制結(jié)構(gòu)柱族樣板建立墩身，嚴(yán)格控制高度方向各項(xiàng)參數(shù)的聯(lián)系，當(dāng)族構(gòu)件加載至項(xiàng)目文檔后，墩身現(xiàn)實(shí)高度應(yīng)處于參照標(biāo)高范圍內(nèi)，高度參數(shù)應(yīng)在標(biāo)高最大值與最小值之間，并按照順序排列鎖定，在不同視圖中進(jìn)行修改；其次，當(dāng)模型中構(gòu)件族創(chuàng)建完畢后，利用族庫(kù)在RevitStructure中創(chuàng)建結(jié)構(gòu)項(xiàng)目文件，將創(chuàng)建好的族庫(kù)載入項(xiàng)目文件中，對(duì)各個(gè)構(gòu)件的位置進(jìn)行調(diào)整，獲得全橋信息化模型，將建造過(guò)程與結(jié)果在虛擬環(huán)境下提前展示出來(lái)，有利于減少日后真實(shí)結(jié)果造成的損失與遺憾。

2.2 導(dǎo)出二維圖紙

在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用Autodesk Revit系統(tǒng)軟件，可在構(gòu)建三維模型之后，在平面、立面、剖面等多個(gè)方面自動(dòng)生成二維圖紙，并滿足個(gè)性化的空間需求。與此同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用還可在較短時(shí)間內(nèi)生成細(xì)致的構(gòu)造圖，并將各項(xiàng)內(nèi)容在模型或圖紙中的位置進(jìn)行標(biāo)記。

2.3 工程量統(tǒng)計(jì)

在BIM技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)路橋工程中的全部信息進(jìn)行存儲(chǔ)，使其匯集在模型數(shù)據(jù)庫(kù)中，使工程量得到精準(zhǔn)計(jì)算，與以往人工計(jì)算相比，可使計(jì)算工作量降低，還可避免人為失誤造成的誤差。除此之外，真實(shí)可靠的工程量數(shù)據(jù)可為設(shè)計(jì)提供更加有利的參考，準(zhǔn)確的估算施工成本，制定成熟可行的施工方案[2]。

2.4 協(xié)同設(shè)計(jì)

通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，有助于協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)有助于設(shè)計(jì)者之間的溝通，減少設(shè)計(jì)工作中沖突與摩擦的產(chǎn)生，還可使項(xiàng)目全生命周期的質(zhì)量與效率得以提升。此外，還可搭建Clound-BIM信息化平臺(tái)，借助該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多方的集中商討與設(shè)計(jì)，利用BIM信息技術(shù)模式，有效規(guī)避重復(fù)建模情況發(fā)生，使設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量得到切實(shí)保障，真正實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)約高效的協(xié)同設(shè)計(jì)。在橋梁工程中，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自身較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大，更應(yīng)在BIM技術(shù)的支持下進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)工作更加規(guī)范合理。

3 路橋工程中BIM技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)用

在明確認(rèn)識(shí)BIM技術(shù)流程與應(yīng)用方法的基礎(chǔ)上，為了路橋設(shè)計(jì)的順利開展，還應(yīng)對(duì)整體設(shè)計(jì)模式進(jìn)行優(yōu)化。在設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行BIM技術(shù)分析，確保該項(xiàng)功能在數(shù)據(jù)支持、現(xiàn)場(chǎng)分析與科技研發(fā)中得到充分應(yīng)用，為路橋設(shè)計(jì)提供有力支撐。

3.1 在數(shù)據(jù)支持中的應(yīng)用

在路橋設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)按照實(shí)際設(shè)計(jì)需求，將BIM技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)支持之中，在整體數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，提高路橋設(shè)計(jì)實(shí)效性。在具體應(yīng)用過(guò)程中，首先要意識(shí)到路橋工程設(shè)計(jì)的潛在問(wèn)題，如工程量變化較大等等。對(duì)此，可利用BIM技術(shù)對(duì)工程量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和評(píng)估，將二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體模型，使設(shè)計(jì)者能夠清楚看到各個(gè)構(gòu)件間的聯(lián)系，提高設(shè)計(jì)合理性，利用虛擬仿真技術(shù)為工程設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，便于設(shè)計(jì)工作的開展，使工程整體設(shè)計(jì)效果得到顯著提升。

3.2 在施工現(xiàn)場(chǎng)分析中的應(yīng)用

在路橋工程設(shè)計(jì)階段，將虛擬技術(shù)應(yīng)用其中有助于設(shè)計(jì)優(yōu)化，幫助設(shè)計(jì)人員更好的了解施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，包括地理?xiàng)l件、地質(zhì)情況等等，并有針對(duì)性的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)設(shè)計(jì)可行性與合理性，使工程設(shè)計(jì)成本得到有效控制。將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程現(xiàn)場(chǎng)分析中，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工存在的問(wèn)題，有效降低返工和工程變更的概率，促進(jìn)項(xiàng)目集約化管理的落實(shí)。對(duì)于出現(xiàn)工程變更的情況，可及時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的方案，為工程設(shè)計(jì)的良好開展提供技術(shù)支持。在項(xiàng)目組織協(xié)調(diào)方面，設(shè)計(jì)者也可利用BIM技術(shù)了解更多信息，為路橋設(shè)計(jì)方面的物料運(yùn)輸、機(jī)械運(yùn)送進(jìn)行合理安排，通過(guò)統(tǒng)籌規(guī)劃加快施工進(jìn)度，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，使項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量得到極大增強(qiáng)[3]。

3.3 在路橋科技研發(fā)中的應(yīng)用

在路橋工程設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)不但在設(shè)計(jì)階段得以應(yīng)用，在科研方面也具有重要作用，將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到科技研發(fā)中，有助于研發(fā)工作健康高效開展。對(duì)此，在路橋三維建模、中心線、橫斷面與地形圖設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，均可引入BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的優(yōu)化，使整體設(shè)計(jì)質(zhì)量再創(chuàng)新高。當(dāng)前，BIM技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)工程中得到廣泛應(yīng)用，根據(jù)工程案例可知，常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)與其他建筑物相比更加復(fù)雜，對(duì)工程質(zhì)量提出更高要求，BIM技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)也隨之增加。在實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)做好設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)教育工作，為設(shè)計(jì)師提供科學(xué)專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，使其具備高超的BIM技術(shù)應(yīng)用能力，提高科研工作實(shí)效性。例如，BIM技術(shù)在地形圖研發(fā)中應(yīng)用，可為路橋工程的各項(xiàng)工作開展提供便利，獲得良好的施工效果，同時(shí)還為設(shè)計(jì)工作的持續(xù)優(yōu)化提供有力條件。

3.4 在其他方面的應(yīng)用

BIM技術(shù)在路橋工程中的應(yīng)用范圍較廣，除上述三者之外，還在以下環(huán)節(jié)中得到高效利用，具體如下：

（1）路橋結(jié)點(diǎn)板件關(guān)系檢驗(yàn)。在實(shí)際施工中很可能在結(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)板件交叉、造型復(fù)雜等情況，利用BIM技術(shù)便可清楚的看到橋梁內(nèi)部構(gòu)造，有效處理路橋碰撞問(wèn)題，使此類難題得到妥善解決。

（2）獲取場(chǎng)地與地層信息。在路橋設(shè)計(jì)優(yōu)化中，BIM技術(shù)的應(yīng)用可更加直觀形象的獲取某些地質(zhì)構(gòu)造與異常地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)者對(duì)整體場(chǎng)地信息有充分的把握，有助于設(shè)計(jì)出最佳布置效果，避免重復(fù)創(chuàng)建，使工作效率顯著提升。

（3）鋼箱梁板件關(guān)系檢驗(yàn)。一般情況下，BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化主要體現(xiàn)在構(gòu)造復(fù)雜交錯(cuò)的主橋鋼箱梁中，因?yàn)槠鋵?duì)整體橋梁質(zhì)量與安全具有直接影響，應(yīng)充分利用該技術(shù)的作用與優(yōu)勢(shì)，檢驗(yàn)橫隔板、腹板與頂?shù)装逯g的關(guān)系，并發(fā)揮剖面圖的輔助作用，對(duì)鋼箱梁板件的細(xì)節(jié)進(jìn)行檢查，促進(jìn)整體設(shè)計(jì)效果的提升，如圖1所示[4]。

圖1 主橋鋼箱梁

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)的地位不斷提升，將其應(yīng)用到路橋工程設(shè)計(jì)之中，有助于獲取更多真實(shí)可靠的相關(guān)信息，為設(shè)計(jì)人員的方案制定提供有力的數(shù)據(jù)參考。通過(guò)構(gòu)建BIM數(shù)字化平臺(tái)，確保信息完整與溝通順暢，使設(shè)計(jì)流程得到進(jìn)一步優(yōu)化，促進(jìn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。