橋梁工程全生命周期中BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用

楊志輝

摘要：隨著信息化時代的到來，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一生產(chǎn)要素。在橋梁建設(shè)工程中，現(xiàn)代使用的各種新技術(shù)產(chǎn)生的各種新產(chǎn)品成為了現(xiàn)代橋梁建筑的首要選擇，BIM技術(shù)為應(yīng)對這一時代發(fā)展要求也就應(yīng)運而生。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，大型橋梁的建設(shè)越來越多，比如港珠澳大橋、各種長江大橋等，這些橋梁的建設(shè)會非常復(fù)雜，因其跨度大和造型獨特，采用傳統(tǒng)的方式對其進行設(shè)計是相當(dāng)困難。因為大型橋梁在設(shè)計過程中不僅要能滿足精細化和復(fù)雜化的構(gòu)件需求，還要能夠與地理環(huán)境相符合。傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計中主要使用二維圖紙進行呈現(xiàn)，對于相當(dāng)復(fù)雜的橋梁來講，比如其存在彎曲扭轉(zhuǎn)形狀，采用二維平面圖是很難表達出其實際的效果，其構(gòu)件在空間上的位置也難以表述，總體來講傳統(tǒng)使用二維平面圖進行表達的方式不直觀、不精確，難以發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙的實質(zhì)問題。在施工過程中就會存在很多問題，從而造成工程質(zhì)量出現(xiàn)問題。然而BIM技術(shù)隨之不斷發(fā)展，各種功能不斷強化，具有計算穩(wěn)定和精確的效果，將其運用到橋梁設(shè)計中能夠發(fā)揮重要作用，從而設(shè)計出更加穩(wěn)定、安全的橋梁模型，能夠保障橋梁的穩(wěn)定性和耐久性。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);市政橋梁;設(shè)計實踐

引言

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(dāng)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。

1BIM技術(shù)簡述

BIM技術(shù)其通過構(gòu)建完善的三維數(shù)據(jù)模型，在計算機上進行模擬仿真，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行處理，使橋梁建筑工程信息化發(fā)展，有效規(guī)避了大多數(shù)現(xiàn)實中存在的各種風(fēng)險和不利因素，這一技術(shù)已經(jīng)成為了橋梁設(shè)計行業(yè)的必然選擇，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)正在進一步改進和更新，也使得這一技術(shù)為橋梁工程設(shè)計更加的高效準(zhǔn)確，為橋梁工程提供了安全保障。BIM是一種集成技術(shù)，通過將橋梁的多維信息導(dǎo)入計算機內(nèi)，在軟件上進行模擬生成，已然成為了現(xiàn)代橋梁工程建設(shè)的一個有效途徑，但也由于該體系存在著多個層次，橋梁設(shè)計的初級階段數(shù)據(jù)需要進行集成，然后層層遞進，最終進入信息平臺內(nèi)進行管理。在這一過程中，還會出現(xiàn)累積和更新的問題，技術(shù)難度相對較大，實現(xiàn)起來并不容易。

2橋梁工程全生命周期中BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用

2.1? 模型建立

橋梁的BIM模型建立需要結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式以及施工過程的各種因素，通過建模軟件AutodeskRevit建立承臺、標(biāo)準(zhǔn)梁、走道板等各類橋梁構(gòu)件的參數(shù)化族庫，制定相關(guān)的視圖及明細表樣板，并根據(jù)地質(zhì)測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)化族庫建立橋梁的BIM模型。另外，設(shè)計人員可以利用建模軟件的API接口開發(fā)橋梁各部分的配筋模塊，對于鋼筋圖的設(shè)計生成、鋼筋數(shù)量計算以及實體鋼筋的快速布置都具有指導(dǎo)意義。

2.2? 施工過程模擬

橋梁工程項目因規(guī)模龐大、環(huán)境復(fù)雜以及涉及專業(yè)較多等因素，所以在施工設(shè)計及施工過程中必須協(xié)調(diào)好各專業(yè)間的影響，合理制定施工計劃才能保證整個工程的順利完成。通過BIM技術(shù)的實際應(yīng)用，可以實現(xiàn)施工過程的模擬。通過在AutodeskNavisWorks中導(dǎo)入不同專業(yè)的三維模型和施工計劃，系統(tǒng)自動模擬各專業(yè)的施工進度，并可以分析各專業(yè)相互的配合是否協(xié)調(diào)，工程施工進度是否合理。通過BIM技術(shù)對整個施工規(guī)程進行模擬，對橋梁工程項目的質(zhì)量進度安全等各個方面都有很大提高。

2.3? 橋梁模型計算

在橋梁設(shè)計過程中，還要考慮到橋梁的整體穩(wěn)定性和強度是否符合規(guī)定等，還需要檢測構(gòu)件是否滿足要求。然而當(dāng)前有限元分析軟件和BIM建模軟件之間還不能進行信息傳遞和互導(dǎo)，就不方便分析橋梁整體結(jié)構(gòu)，即使BIM技術(shù)中包含一些有限元分析功能，但是其功能在分析整體結(jié)構(gòu)時效果不是很好，與MidasCivil軟件相比，BIM中的有限元分析功能非常差，并且也缺乏橋梁相關(guān)的技術(shù)支持。對于驗算橋梁的局部構(gòu)件，可以通過使用之前的橋梁三維模型和BIM技術(shù)中的有限元法分析軟件。比如，在橋梁設(shè)計過程中，首先會建立三維模型，然后對需要驗算的構(gòu)件使用切割功能進行局部切割，將切割構(gòu)件導(dǎo)入到CATIA軟件中的某個模塊，然后進行有限元分析。

2.4? 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(dāng)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(dāng)開發(fā)自主平臺，增加新功能。

結(jié)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。

參考文獻：

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[2]?? 姜玉龍，夏遠靖，賀波.基于GIS的BIM輕量化技術(shù)在橋梁工程中應(yīng)用研究[J].公路，2020，65（1）：123-127.