基于BIM技術(shù)的三維數(shù)字化橋梁設(shè)計(jì)與管理

吳周明

（九江市城市規(guī)劃市政設(shè)計(jì)院，江西 九江 332000）

現(xiàn)階段，橋梁設(shè)計(jì)往往會(huì)把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面桿系進(jìn)行計(jì)算，借助二維三視圖技術(shù)對(duì)施工圖紙進(jìn)行繪制。但是針對(duì)結(jié)構(gòu)以及功能愈發(fā)復(fù)雜的橋梁工程結(jié)構(gòu)而言，二維設(shè)計(jì)便存在許多欠缺，有時(shí)連部分空間橋梁結(jié)構(gòu)之中最基礎(chǔ)的幾何信息都不能完全表達(dá)出來(lái)。基于此種狀態(tài)下，三維設(shè)計(jì)便已成為首要選擇。能夠直接借助三維形式呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)構(gòu)思以及意圖，讓設(shè)計(jì)者的重點(diǎn)能夠放到方案設(shè)計(jì)和計(jì)算分析層面。

1 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和二維設(shè)計(jì)的比對(duì)

針對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)來(lái)講，借助BIM理念和以往CAD之間進(jìn)行的對(duì)比，變化的不僅僅是設(shè)計(jì)流程，還有設(shè)計(jì)方法。首先，由線條繪圖逐漸發(fā)展到構(gòu)件布置。其次，由單一性的幾何表現(xiàn)逐漸發(fā)展到全信息模型集成。再次，由各工種獨(dú)立做好項(xiàng)目逐漸發(fā)展到各工種協(xié)同做好項(xiàng)目。然后，由離散分布設(shè)計(jì)逐漸發(fā)展到以同一模型為核心的全過(guò)程綜合設(shè)計(jì)。最后，由單一性的設(shè)計(jì)交付逐漸發(fā)展到項(xiàng)目全過(guò)程支持。針對(duì)橋梁工程設(shè)計(jì)行業(yè)來(lái)講，借助BIM技術(shù)不單單代表著工作質(zhì)量和工作效率的進(jìn)一步提高，最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)企業(yè)掌握了橋梁工程最為重要的信息模型資源，在為業(yè)主方提供相關(guān)設(shè)計(jì)服務(wù)的同時(shí)，還為項(xiàng)目全周期的所有參與方提供其它服務(wù)以及咨詢，讓橋梁工程所具有的潛在價(jià)值能夠朝著設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所轉(zhuǎn)變。

2 基于BIM技術(shù)的橋梁設(shè)計(jì)與管理

2.1 信息需求的全面分析

認(rèn)識(shí)橋梁工程建設(shè)對(duì)三維設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)際需求是架構(gòu)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的首要前提，即使其它行業(yè)所應(yīng)用的三維設(shè)計(jì)技術(shù)都十分成熟，并且還有了許多成功案例，然而橋梁工程施工對(duì)三維設(shè)計(jì)信息所提出的要求有著不同的地方，不能完全參照其它行業(yè)的需求。所以，必須重新按照橋梁工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和其管理的主要特性，對(duì)其工程信息的具體需求進(jìn)行深入的分析。

2.2 信息模型參數(shù)化構(gòu)建方式

對(duì)于三維設(shè)計(jì)技術(shù)而言，最為關(guān)鍵的便是信息化三維模型，借助前期分析獲取各個(gè)參與方的實(shí)際信息需求以后，怎樣構(gòu)建與上述信息相對(duì)應(yīng)的三維模型就變得十分重要。

更具抽象化、參數(shù)化以及變量化的設(shè)計(jì)技術(shù)是作為一種更具高效性、便捷性與便于調(diào)整的信息化模型構(gòu)建措施，這一措施的主要思想主要是將橋梁工程之內(nèi)最具特性變化的圖元要素所對(duì)應(yīng)的特性值轉(zhuǎn)換成某個(gè)函數(shù)變量，在借助對(duì)變量值或是函數(shù)算法的調(diào)整，便可以得到牽涉各種信息的模型。

2.3 CAD、CAE信息共享技術(shù)

在對(duì)橋梁工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其核心特性便為結(jié)構(gòu)計(jì)算分析工作在整個(gè)設(shè)計(jì)工作中具有重要地位，計(jì)算分析結(jié)果會(huì)對(duì)核心構(gòu)件規(guī)格及其構(gòu)造形式產(chǎn)生直接的影響，橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算量不僅對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)工作而言十分重要，同時(shí)針對(duì)復(fù)雜程度較高的橋梁工程建設(shè)更是一項(xiàng)控制性較強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)工作。所以，就必須落實(shí)信息共享，甚至是完美融合，這樣才可以提升橋梁工程設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，以此促進(jìn)橋梁工程的不斷發(fā)展。

2.4 數(shù)字化交付形式和要求

數(shù)字化虛擬工程交付早已成為三維設(shè)計(jì)持續(xù)發(fā)展最終結(jié)果，由于以往的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)早就已經(jīng)逐漸被全信息模型所替代，而將BIM技術(shù)作為前提的橋梁工程設(shè)計(jì)作為一個(gè)涉及到所有環(huán)節(jié)、所有參與方所需信息的主要信息模型，因此就必須針對(duì)各種信息接收方確立適宜的工程交付形式和要求，而工程交付形式和要求的編制代表著三維設(shè)計(jì)工作不斷朝著三維信息化建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的方向所發(fā)展。

3 三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理發(fā)展的主要問(wèn)題

首先，整個(gè)行業(yè)與各個(gè)企業(yè)單位對(duì)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理的了解亟待統(tǒng)一?，F(xiàn)階段，三維設(shè)計(jì)在我國(guó)交通建設(shè)行業(yè)正處于發(fā)展初期，政府部門、橋梁工程業(yè)主單位、建設(shè)企業(yè)以及設(shè)計(jì)企業(yè)等所有參與方對(duì)三維設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)、了解和需求都存在一定的差異，由于以上各方不僅僅是參與方，同樣是受益方，所以，在交通建設(shè)行業(yè)促進(jìn)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理時(shí)，必須讓整個(gè)行業(yè)與各個(gè)企業(yè)單位能夠?qū)Υ擞幸粋€(gè)更具清晰性與統(tǒng)一性的了解與認(rèn)識(shí)。

其次，就設(shè)計(jì)企業(yè)而言，代表著設(shè)計(jì)習(xí)慣、橋梁工程建設(shè)流程和管理制度的優(yōu)化。落二維設(shè)計(jì)朝著三維設(shè)計(jì)的發(fā)展并不是一蹴而就的，大干、快上與我國(guó)技術(shù)發(fā)展規(guī)律缺乏一致性。在三維設(shè)計(jì)發(fā)展初期，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者并未靈活掌握各項(xiàng)技術(shù)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)缺乏健全性，管理制度缺乏全面性，都極易對(duì)工作效率產(chǎn)生不利影響，所以必須在日常工作中積極探索和維系生產(chǎn)平衡點(diǎn)，然而這便是一個(gè)需要積極探索、發(fā)展和優(yōu)化的過(guò)程。

最后，就交通建設(shè)流程而言，所有環(huán)節(jié)的發(fā)展速度缺乏一致性?，F(xiàn)階段，我國(guó)交通建設(shè)行業(yè)所展開的三維數(shù)字化工作和核心都以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)為主，大多數(shù)具有實(shí)踐性的內(nèi)容都是由設(shè)計(jì)院所完成。然而，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)僅僅是整個(gè)橋梁工程建設(shè)的其中一個(gè)環(huán)節(jié)，如果想取得設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，都必須依托于前期規(guī)劃設(shè)計(jì)和勘探方，工程完成應(yīng)該交付給審查方以及建設(shè)方，若是每個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)展之間存在脫節(jié)問(wèn)題，便不能展現(xiàn)出三維數(shù)字化的作用與價(jià)值。因此，三維數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和以往工程所包含的內(nèi)容更多，難度系數(shù)也更高。

4 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，促進(jìn)基于BIM技術(shù)的三維數(shù)字化橋梁設(shè)計(jì)和管理的不斷發(fā)展是現(xiàn)如今我國(guó)橋梁工程建設(shè)的主要需求，在進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)水平的同時(shí)，還能夠?qū)υO(shè)計(jì)流程和橋梁工程建設(shè)流程予以優(yōu)化。借助工程所有參與方共享的主要信息模型，能夠促使資源整合以及配置優(yōu)化的目標(biāo)得以達(dá)成，以此促進(jìn)橋梁工程的不斷發(fā)展。