BIM技術在大跨度斜拉橋設計中的應用

孫 程

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 項目概況

某橋梁項目是當?shù)亟ㄔO的重點交通項目，是連接各個主要城市的主要通道，總長度為9.6 km，為雙向六車道項目。項目總投資40億元，主橋設計為兩跨500 m雙塔雙索面疊合斜拉橋連續(xù)跨越橋梁，斜拉橋在實地中共同使用一座交接墩。

2 CATIA3DEXPERIENCE建模

本次橋梁工程在設計中，主要是分成六個部分來進行，具體的設計方式如下所示。

2.1 骨架建模

經(jīng)過長期的總結(jié)和分析，了解到工程的實際情況，經(jīng)過各個專業(yè)技術人員的綜合分析，確定在本次橋梁設計中通過坐標系+道路設計線為主體骨架元素。骨架建模的方式就是根據(jù)預先設定的道路設計標線，利用假定條件進行外部設計的指導，逐步將上下結(jié)構、主橋主塔、拉索模板等各項條件都輸入到定位設計結(jié)構中，主要的操作方式如下所示：(1)將預先設定的道路標線全部都輸入到系統(tǒng)內(nèi)(3D)；(2)編輯表格：然后將橋梁中的各個組成結(jié)構部分的定位元素進行合理的輸入；(3)編輯程序：主要是進行工程模板的編輯，與相應表格對應設計，可以實現(xiàn)定位操作；(4)運行程序，最終形成橋梁的骨架。

2.2 構件模板

構件模板和骨架模板設計的思路是相同的，構件模板應該按照其組成結(jié)構的特點，首先就是要假設外部參考條件，然后按照要求進行各個構件建模。假設外部參考條件是非常重要的，在構件模板的設計中提供基礎條件。因預先假設了外部參考條件，所以在骨架沒有完成的條件下就能夠進行模型建立。

2.3 模板實例化

各個部件都有相似性的特點，根據(jù)參數(shù)的要求來進行模型的建設，通過該模型可以根據(jù)不同外部參考條件和內(nèi)部結(jié)構參數(shù)來建設統(tǒng)一模型，就能夠達到該過程中的模板實例化分析。模板實例化中就是把所有參考條件全部都組合成為骨架結(jié)構。模板設計環(huán)節(jié)，要將各個模板材料屬性標注，就能夠獲得體積與重量等特性。然后是把各個模板按照類別劃入到各個目錄中，設計人員可以隨時使用。模板定義操作結(jié)束之后，能夠在骨架中實施模板實例化操作，因為先前骨架坐標是利用智能陣列方式的命名規(guī)則來實現(xiàn)，可以通過應用模板實例化的Action功能進行自動匹配骨架坐標，然后能夠?qū)崿F(xiàn)批量化的設計作業(yè)。

2.4 模型的應用

在大跨度斜拉橋梁設計階段，構建橋梁模型是非常關鍵的一項內(nèi)容，因此在設計階段按照工程的要求，采用BIM技術將模型構建使其通過模型對各種設計參數(shù)進度調(diào)整。

(1)設計變更

根據(jù)設計要求進行變更模擬分析，比如橋墩模型設計中，其包含有蓋梁、墩柱、承臺、樁基等幾個部分，各個部分都有相應的結(jié)構模型，這使得變更更加順利的進行。如果是將其替換成為道路中心線，那么相應的骨架坐標以及位置信息也能夠進行調(diào)整。

(2)二維圖紙的生成

三維模型最為明顯的優(yōu)勢就是能夠快速的完成二維圖紙的生成，且三維模型的設計可以提高各個細節(jié)部分尺寸設計的精確度，僅需要確定某個位置剖視三維視圖，就能夠快速生成二維圖紙，整個設計環(huán)節(jié)非常的方便，速度也比較快，圖紙精確度比較高。同時對于大跨度斜拉橋來說，通過BIM技術獲取相關數(shù)據(jù)后，在實現(xiàn)二維圖紙的基礎上，對圖紙內(nèi)容中存在的問題能夠標識出來，方便了后續(xù)工作的開展。

(3)局部計算模型的生成

CATIA軟件在計算過程中，還有著一定的缺陷， 要逐步的完善， 當前可以把模型信息按照規(guī)定的計算格式存儲和應用，然后就能夠全部都導入到軟件內(nèi)做出各個數(shù)據(jù)的計算分析。本文不做重點分析。

(4)3DVIAComposer施工模擬

3DVIAComposer為比較先進的圖形處理軟件，主要的作用就是可以給企業(yè)提供產(chǎn)品文檔維護作用。與CATIA軟件能夠?qū)崿F(xiàn)兼容和應用，且能夠直接讀取其他CAD格式的3DCAD數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)需要設計出高度壓縮輕文化格式。該橋梁項目在進行模型設計結(jié)束后，通過應用3DVIAComposer來進行整個方案的動畫模擬，然后實現(xiàn)CATIA模型分析，能夠重點掌握材質(zhì)、色彩等屬性的綜合分析，能夠有效的模擬橋梁施工的整個過程。

3 技術展望

(1)工程項目設計環(huán)節(jié)通過BIM技術的應用可以提升工程的質(zhì)量和效率，防止在施工中存在返工等問題，縮短工期，提高經(jīng)濟效益。(2)BIM在前期方案設計環(huán)節(jié)有著非常好的應用效果，可以保證結(jié)構設計達到科學性與合理性，各個方面的數(shù)據(jù)計算更加的精確，保證二維圖紙的精確度，應用效果非常的明顯，保證工程質(zhì)量水平達標。(3)BIM已經(jīng)被廣泛的應用，并且很多國家都出臺相應標準，以保證其合理的使用。BIM在我國建筑行業(yè)的發(fā)展中起到極大的促進作用，發(fā)揮出建筑設計的優(yōu)勢，引來建筑領域的重大變革。未來發(fā)展中，還需要深化BIM技術的應用，促進工作質(zhì)量和效率的提升，實現(xiàn)建筑行業(yè)的全面發(fā)展。

4 結(jié) 語

綜合以上分析，在大跨度斜拉橋梁設計環(huán)節(jié)中，通過BIM技術的應用大大的提升了設計效果。這主要是BIM技術具備可視化、碰撞檢測以及模擬模型等優(yōu)勢，在設計中能夠直觀的對橋梁參數(shù)進行調(diào)整，優(yōu)化設計存在的不足。