BIM在橋梁工程施工設(shè)計過程中的應(yīng)用與研究

朱興華

摘 要： 目前我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度快，一些先進的技術(shù)被吸取并利用于建筑中。BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域備受技術(shù)人員的重視，經(jīng)過大量實踐之后，得到了較好的反響。橋梁建設(shè)是我國道路交通建設(shè)的重要組成部分，其解決了跨水或越谷的交通難題，為運輸和人行提供了很大的便利。

關(guān)鍵詞： BIM;橋梁工程;施工設(shè)計過程;應(yīng)用與研究

【中圖分類號】TU986 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0099-01

1 BIM技術(shù)基本概述

BIM技術(shù)又稱為建筑信息模型技術(shù)，是一種應(yīng)用于工程設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化工具。通過參數(shù)模型整合各種項目的相關(guān)信息，在項目策劃、運行以及管理方面為建設(shè)單位在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。BIM技術(shù)最早從歐美國家傳到中國，是一種共享的知識資源，在我國不同領(lǐng)域有著特定的發(fā)展空間，在橋梁工程中的應(yīng)用更是前景廣闊。該項技術(shù)能夠在橋梁工程所有的步驟中進行，有效地推動工程信息的使用和數(shù)據(jù)共享，同時還能夠達到信息同步。其可視性特點以及模型信息的完備性應(yīng)用于橋梁設(shè)計中，對推動我國橋梁工程設(shè)計及優(yōu)化施工有著重要的意義。

2 橋梁工程特點

目前，橋梁工程在我國施工步驟十分繁瑣，應(yīng)用的技術(shù)種類也較多，這也是橋梁工程的一大特點。

2.1 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。橋梁工程在實際運用各項技術(shù)時需要借助力學(xué)結(jié)構(gòu)。多數(shù)技術(shù)人員設(shè)計的力學(xué)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般情況下設(shè)計師在進行力學(xué)設(shè)計時，要對應(yīng)力點進行明顯的標注。除此之外，橋梁結(jié)構(gòu)中還容易發(fā)生沖突。一般情況下，先前的設(shè)計方法沒有辦法進行實時的修改，若是發(fā)現(xiàn)問題解決方法也不易實施，同時橋體結(jié)構(gòu)和施工環(huán)境容易致使工程施工困難，沒有辦法實現(xiàn)想要的施工目標。

2.2 預(yù)制構(gòu)件數(shù)量多、體積大。通常情況下，要求預(yù)制構(gòu)件在原廠中制作完成后，在施工現(xiàn)場展開安裝工作。這種情況下，如果是尺寸不符必須要改變原有的尺寸，讓制作商重新制作預(yù)構(gòu)件，這樣不僅會影響施工進度，也影響了企業(yè)的造價成本。除此之外，預(yù)制構(gòu)件一般情況下體積較大，數(shù)量較多，在進行運輸和保管時也需要耗費大量的人力物力。當(dāng)預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場時，需要進行準確的檢測，減少事故的發(fā)生和問題的出現(xiàn)。另外，預(yù)制構(gòu)件進行安裝時，安裝步驟比較復(fù)雜，因此需要耗費大量的時間。若橋梁工程中的工程設(shè)備強度不足還需進行檢測，強度問題要工作人員進行嚴格的計算，進而得出有效的結(jié)果。

2.3 施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜。橋梁工程在我國的作用不僅僅是緩解交通壓力還要連接不同地區(qū)。因此，施工時可能需要面臨跨海、斷崖等，同時由于每次橋梁工程施工環(huán)境不一，不能完全借鑒之前的經(jīng)驗，施工需要根據(jù)場地實際進行規(guī)劃，給出符合條件要求的施工方案。若是照搬以往經(jīng)驗，可能會致使橋梁工程整體效率降低，工作人員也無法保障施工的正確性和安全性。

3 BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計階段的應(yīng)用

BIM數(shù)據(jù)庫主要分為BIM設(shè)計、BIM施工與BIM運維，3個平臺相互協(xié)調(diào)才能確保整個BIM底層平臺運行的高效性。在BIM設(shè)計階段，也就是建模平臺，需要結(jié)合橋梁工程實況來打造三維協(xié)同化的設(shè)計平臺，實現(xiàn)族庫積累，還要將BIM技術(shù)和分析軟件進行有機的整合，然后通過BIM的二次開發(fā)，從而得出最終的橋梁施工圖紙。以某橋梁工程為例，主橋部分主要是設(shè)計成高低塔單索面混凝土斜拉橋，其整體長度是680.0m，跨徑最大數(shù)值是338.6m。該橋梁的具體情況如下。1）高塔的塔柱高度達到180.0m，總共有29對斜拉索。2）低塔塔柱高度是122.3m，總共有15對斜拉索。東引橋的總長度是271.5m，西引橋的總長度是1024.6m。將BIM技術(shù)應(yīng)用到該橋梁設(shè)計中，取得了不錯的成效。0號節(jié)段長度為26.0m，寬度是33.5m，在區(qū)域內(nèi)部未設(shè)計斜拉索，除了塔身自身的支撐部位，在縱向上形成大約13.0m的大懸臂式結(jié)構(gòu)。而從橫向來看，懸臂大約為16.0m。在該方案設(shè)計中，面臨的難題是從雙向大懸臂模式向上部結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)變。結(jié)合橋梁工程的基本數(shù)據(jù)，BIM建模操作人員應(yīng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集、整理與分析，與橋梁工程信息化軟件進行有效的協(xié)同、合作，借助BIM技術(shù)進行開發(fā)，以獲得最終的橋梁設(shè)計圖紙。通過BIM所提供的三維圖像，我們可以得出具體的設(shè)計方案。1）落地支架現(xiàn)澆工藝。2）托架現(xiàn)澆工藝。把這2項施工設(shè)計方案導(dǎo)入到BIM模型，對2組設(shè)計方案進行對比分析。通過BIM模型的三維化模擬與分析，2個方案操作起來都會存在一定的難度，還從經(jīng)濟角度出發(fā)，分析其經(jīng)濟價值，從而產(chǎn)生了第三個設(shè)計方案，即把0號節(jié)段縱橋向?qū)嵤?次澆筑?？衫肂IM模型進行真實情況的模擬，首次澆筑時，應(yīng)用托架澆筑的方法，長度大約是11.5m，此種方式能減少工程量，以降低設(shè)計難度系數(shù)。在開展二次作業(yè)時，可借助BIM模型嘗試著模擬利用掛籃來開展懸臂施工模式。通過BIM模型的模擬，我們了解到第三種方案既可降低項目的設(shè)計難度，還能提升技術(shù)的可行性，從而達到控制成本的目的。此外，還可使用達索V6開展初期方案設(shè)計，結(jié)合橋梁的基本結(jié)構(gòu)類型選擇統(tǒng)一標準來構(gòu)建構(gòu)件模板，使用程序來實現(xiàn)模板的自動化拼裝與調(diào)整，還對工程的設(shè)計變更進行了模擬，主要是為了驗證BIM技術(shù)在設(shè)計變更方面的適用性。而就某鐵路橋梁工程而言，對以CATIA為條件的設(shè)計流程展開了相關(guān)的分析與研究，這為后期的數(shù)據(jù)查詢、管理模型數(shù)據(jù)提供了方便。還有專家采取CATIA設(shè)計引橋與Solidworks設(shè)計主橋的方式，實現(xiàn)了參數(shù)化建模、碰撞檢查、材料信息賦予、結(jié)構(gòu)仿真分析、指導(dǎo)項目施工工序等目標。由于CATIA與Solidworks均屬于達索公司，因此，能避免出現(xiàn)信息丟失與數(shù)據(jù)割裂的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，如果要將BIM技術(shù)更好地滲透到橋梁工程領(lǐng)域中，國內(nèi)外學(xué)者與工程人員都進行了相關(guān)的探索與開發(fā)，使得BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴大。在橋梁工程設(shè)計環(huán)節(jié)中，還要重視對核心建模軟件的開發(fā)，確保能夠?qū)⒛Ｐ蛿?shù)據(jù)真實而準確地傳輸?shù)绞┕きh(huán)節(jié);而在橋梁工程施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該及時處理好BIM技術(shù)在重要節(jié)點使用中所存在的問題，嘗試將BIM技術(shù)連續(xù)地應(yīng)用到橋梁的整個施工過程中。

參考文獻

[1] 馬永嘉.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（20）：114-115.

[2] 唐曉.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計及施工中的運用[J].江西建材，2017（08）：125.