基于BIM應用的橋梁設計實踐探究

何曉萍 (華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210000)

1 BIM技術的內涵與特點

隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，我國信息化建筑逐漸興起，信息化建筑模式在規(guī)劃設計上不斷創(chuàng)新，各個階段均實現(xiàn)了自動化。其設計形式逐漸趨于完整，在設計過程中還促進了數(shù)據(jù)共享，使建筑成本管理更加合理。換個角度，BIM技術也是一種依托于建設設計對象的CAD 技術，能夠利用數(shù)字對建筑信息描述，并且將所有的建筑信息集中在一個虛擬模型內，也是國內建筑行業(yè)的偉大變革。在設計過程中，結合BIM 技術將工程內所有的建筑信息集合在虛擬模型內，比如物理特征、材料性質等。除了應用于建設設計，BIM技術還可以應用在結構設計、設備管理以及成本分析等方面。BIM是以三維建筑數(shù)字信息技術為主要技術理論基礎，綜合我國建筑工程設計項目各種類型的建筑工程相關技術信息的建筑工程數(shù)據(jù)模型，BIM 技術具有三種技術特點。其一，信息一致性。在建筑工程實際設計過程中，各主體之間應達成良好的關系，并互相配合。BIM 技術的應用可以為相關主體互相配合提供幫助。實現(xiàn)BIM 技術的應用，需要以虛擬平臺作為設計基礎，構建三維立體建筑模型，并且強化個項目之間的聯(lián)系互通，保障各類信息得以正常傳輸，實現(xiàn)信息共享的目的。其二，信息集成性。BIM技術具備畫圖的功能，可以對點線面分別操作，如果涉及建筑修改，只需調整結構即可，而且所有相關數(shù)據(jù)均在一個數(shù)據(jù)庫內，不會受到其他因素干擾，具有較高的集成性。其三，參數(shù)化設計，簡單來說就是模型和各圖元之間的聯(lián)系，利用系統(tǒng)自行構建，或者結合實際情況人工構建。應用BIM 技術對參數(shù)的修改比較便捷，可將參數(shù)信息以之間反映到數(shù)據(jù)庫。

2 BIM技術的重要性

BIM技術就是利用3D建模技術構建建筑物實體仿真模型，且將各種相關信息包含在此模型中。隨著計算機行業(yè)的迅速發(fā)展，可用于建筑設計的相關軟件更加多元化。借助BIM 信息技術的幫助和支持，能有效地對橋梁工程項目的設計模式、進度與費用、成本等各個環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)分析與控制，從而充分掌握項目的具體情況，使設計者能根據(jù)實際情況對項目進行調整，提高方案設計的科學性和合理性。不僅如此，公路橋梁設計在BIM 信息技術的幫助和支持下，不僅徹底改變了我國傳統(tǒng)的工程設計模式和技術手段，而且很好地做到了各種業(yè)務、流程的創(chuàng)新和發(fā)展，實現(xiàn)了整個工程建設項目全過程精細、相互協(xié)調的信息化管理，有效地提高了工程建設質量。除此之外，BIM還能夠根據(jù)相關數(shù)據(jù)資料將數(shù)據(jù)實體化呈現(xiàn)在人們面前，并且在建筑模型中還包含著建筑工程施工中實時的真實數(shù)據(jù)變動情況，具有可視化、優(yōu)化性可出圖形等八大特點。施工單位以此為基礎進行施工建筑的結構設計，從而提高整體設計水平、降低了工程預期投資，并加強整個工程成果質量。

3 BIM技術條件下的道路橋梁設計要點

基于BIM 技術的城市公共道路和橋梁建筑工程設計，可以直接實現(xiàn)協(xié)同管理，模擬現(xiàn)場環(huán)境，落實一體化的管理和精準化的設計。

3.1 構建BIM云平臺強化專業(yè)協(xié)助管理

在我國道路橋梁工程的設計中，涉及諸多資料和信息的內容，對其數(shù)據(jù)進行分析和整理的難度很高，協(xié)同設計也比較困難。而通過BIM 數(shù)字化技術來搭建一個項目的協(xié)同管理平臺，可以讓用戶實現(xiàn)云數(shù)字化平臺中所有用戶的信息資料進行統(tǒng)一匯總與整理分析，通過云數(shù)字化計算的功能，可以極大地提升了信息管理的安全性與管理的高效性，并且可以使得信息的獲取也變得更簡單便捷。在整體設計的過程中，通過BIM平臺，各個專業(yè)的設計師們都可以隨時地查看到其他專業(yè)的設計方案，使各個專業(yè)之間的相互銜接比較合理，還讓我們可以根據(jù)自己的需要通過BIM平臺對整體設計方案中存在的一些問題進行了分析、討論和深入的研究，根據(jù)我們的修改意見及時地更新資料，進而大幅提升了設計的效率和服務質量。

3.2 模擬場景，提升設計質量

在我國橋梁建筑工程的設計過程中，為了確保整個橋梁工程項目的施工安全性得到有效提升，施工人員在進行設計時可以考慮到BIM 技術的仿真和模擬作業(yè)功能，在設計軟件階段通過導入建筑物所在地區(qū)的氣候以及當時的地質資源、水文地質等信息參數(shù)，通過相關系統(tǒng)軟件來對各種影響建筑物和工程項目的因素進行了動態(tài)的演示，并綜合分析影響因素的建筑物參數(shù)和設置，采取具有針對性的措施，進行建筑物的設計和管理，從而大大提升了方案設計，確保建筑工程項目總體安全。此外，設計人員運用BIM等技術對各種解決此類問題的技術實施方案的實際可行性做出分析，在這一過程中，通過BIM 技術，可以根據(jù)設計的參數(shù)來構造出一個基于道路橋梁項目的3D模型，利用BIM技術的可視化和模擬特點，使得方案設計中的優(yōu)勢、弊端和可優(yōu)化的地方更加明顯，便于從各種方面入手對該項目的實施進行有效性和可行力的分析。

4 基于BIM應用的橋梁設計實踐

4.1 項目概況

本文以一大型國際機場快線南延段改建工程的區(qū)域設計標準為國際范例，對南至k10+245～k15+087 的重點區(qū)域進行了設計。整體布局∶本次高速鐵路建設采用了"主線高架+地面輔道"的鐵路建設總體方案，與上海寧奉城際高速鐵路自動軌道交通線共同共建，沿線設計預留自動軌道互通立交1 對、新建3 對雙向平行互通立交匝道和2個自動軌道互通立交車站。道路施工規(guī)模∶我國高架公路標準段雙向6車道，考慮到目前受高架交匯處交通的影響，已在部分高架路段增設了地下輔助自動車道，地面輔助輔助自動車道改為標準段雙向6車道。

4.2 初步設計階段

利用工業(yè)BIM 工程技術軟件，根據(jù)本專業(yè)課程的總體方案設計及示意圖，自動完成本專業(yè)課程中所有道路、高架及橋梁的工程主體框架結構和輔助基礎設施、管道及隧道路燈等的設計建模，并自動程序生成BIM技術模型相應的建模文檔、工程量成本統(tǒng)計、工程成本估算等報表，繪制模型文檔之后，繪制圖片和工程模擬圖，并繪制高速漫游的工程視頻，從而使各專業(yè)的工程設計人員能夠協(xié)調好各專業(yè)的設計工作，提前對各專業(yè)在進行工程設計時可能遇到的各種問題進行準確的分析和預測，從而減少了設計者的時間。持續(xù)期預算對整體設計稍做修改。

4.3 建模階段

將企業(yè)內部現(xiàn)有的建筑工程圖紙材料等資源進行了統(tǒng)一的匯總和整理，并匯集形成一套完整且最新的建筑工程圖紙資源信息，作為施工建模的重要基礎和依據(jù)。初步的模型構建工作已經完成后，BIM 相關的軟件能夠向大家提供與汽車相關的碰撞報告和各個專業(yè)人員設計的疑難點匯總。對初步的模型做了一個整體性的漫游，預覽了平面設計視圖在三維實體環(huán)境中的預測效果。

4.4 深化階段

根據(jù)本次建模過程中各個階段的設計模型及所要提出的相關設計問題，匯總了各個相關專業(yè)的問題分析報告，針對這些問題制定了解決的措施，對相關的設計方案和技術進行了優(yōu)化，并且及時更新了模型。基于總體結構的模型，增設了排水、道路燈、圍欄等其他附屬裝置。對已經搭建的模型要求進行項目工程量統(tǒng)計、設計文件的集成和歸檔。將與本次工程相關的圖片文件、施工仿真模擬視頻都關聯(lián)到了模型中，可以通過直接打開該文件來對其進行檢索和查詢。

4.5 地下管線的綜合規(guī)劃設計

管線綜合設計是指在道路和橋梁地帶區(qū)域不同的專業(yè)工程平面位置和橫豎向高度之間相互協(xié)調的一個工作內容。在我國道路和橋梁的設計階段，要通過綜合地分析各種相關信息數(shù)據(jù)資料，規(guī)劃各條管線的具體走向、品種以及其管徑等參數(shù)，優(yōu)化各個參數(shù)的內容，然后用BIM 技術來構造一個管線的動態(tài)分布模型。當車輛完成了建模時，要認真地做好對于碰撞檢查和監(jiān)測的分析，根據(jù)檢查結果總結出報告的內容。通過BIM 技術對其管道進行了綜合性的調控，確定了管道的具體大小，進而給予了施工的參考和支持。

5 結語

城市橋梁道路工程是國家重點的大型城市交通基礎工程，保證了我國整個城市的道路交通暢通，也為城市居民日常生活和室外工作活動提供了極大的方便。運用 BIM等技術對我國道路主體橋梁進行三維設計和監(jiān)理分析，可以充分利用工程信息化等多種技術手段，構建橋梁的三維基本模型，實現(xiàn)對橋梁主體結構、設施及各種基本模型，如行人和交通管線等的三維一體化設計管理和實時監(jiān)控，從而從根本上有效地改善和持續(xù)提高我國道路主體橋梁監(jiān)理設計和監(jiān)理分析的服務質量，促進我國現(xiàn)代城市工程建設和經濟發(fā)展。