BIM 技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

田磊

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安710075）

1 引言

為了提高橋梁設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率，目前許多設(shè)計(jì)單位利用BIM 技術(shù)對(duì)橋梁工程整體設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬，直觀展現(xiàn)三維橋梁結(jié)構(gòu)，為橋梁工程建設(shè)提供更好的技術(shù)支撐?；诖耍疚慕榻B了BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例分析了橋梁工程設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用。

2 BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用特點(diǎn)

BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用特點(diǎn)具體體現(xiàn)在以下方面：（1）參數(shù)化。在應(yīng)用BIM 技術(shù)的過程中，根據(jù)參數(shù)化要點(diǎn)做好建模工作，確保各項(xiàng)信息銜接操作的有效性，在一次創(chuàng)建后可以進(jìn)行重復(fù)使用，在某一過程遇到問題的情況下，只需要對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行修改，就能夠做好智能化聯(lián)動(dòng)操作。（2）可視化。在橋梁工程運(yùn)行過程中，BIM 技術(shù)能夠?qū)θ^程進(jìn)行可視化操作，操作要點(diǎn)主要體現(xiàn)在橋梁梁體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、施工方案、具體施工技術(shù)等方面。（3）節(jié)省成本。BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用，可以滿足施工設(shè)計(jì)方案要求，在施工操作過程中準(zhǔn)確控制成本，并建立完善的運(yùn)算體系，估算所需成本，確保資源配置的合理性。（4）加快工程進(jìn)度。BIM 技術(shù)的應(yīng)用根據(jù)施工方案要求，有效調(diào)整施工進(jìn)度，確保項(xiàng)目進(jìn)行的協(xié)調(diào)性[1]。

3 BIM 技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 可行性研究階段的應(yīng)用

在可行性研究階段的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員需要深入分析橋梁實(shí)際情況，并進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，明確橋梁方案設(shè)計(jì)。在這一過程中，方案具有多樣性，且需要投入很多的時(shí)間和精力。方案設(shè)計(jì)對(duì)準(zhǔn)確性要求比較高，這就需要引進(jìn)BIM 技術(shù)，通過BIM 模型呈現(xiàn)不同方案，將其轉(zhuǎn)變成斷面圖和立面圖。

3.2 施工圖階段的應(yīng)用

在施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)方案進(jìn)行完善，明確橋梁設(shè)計(jì)要求、功能、方式等要求，為后期施工、養(yǎng)護(hù)提供支持，但必須確保施工圖紙的可靠性和準(zhǔn)確性。因此，設(shè)計(jì)人員需要應(yīng)用BIM 技術(shù)，做好方案設(shè)計(jì)，優(yōu)化工作，提高橋梁工程的施工質(zhì)量。

3.2.1 方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

在橋梁施工圖設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)施工圖紙進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，針對(duì)附屬結(jié)構(gòu)、局部結(jié)構(gòu)予以明確，為準(zhǔn)確施工提供技術(shù)支持。同時(shí)，橋梁設(shè)計(jì)與交安、機(jī)電等專業(yè)存在交叉，設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)橋梁和標(biāo)志標(biāo)牌、管線的相對(duì)位置進(jìn)行核查，將構(gòu)件進(jìn)行重疊工作，提前優(yōu)化方案。設(shè)計(jì)人員應(yīng)用BIM 技術(shù)，檢索橋梁設(shè)計(jì)工作中遇到的問題，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行審核，確保橋梁設(shè)計(jì)的連續(xù)性，解決各項(xiàng)矛盾和沖突。

3.2.2 施工方案擬定與優(yōu)化

BIM 技術(shù)能夠提供全面、詳細(xì)的橋梁信息模型，橋梁結(jié)構(gòu)與施工模式之間的聯(lián)系十分密切，在施工方式發(fā)生變化時(shí)，橋梁配筋、形態(tài)都會(huì)改變。在施工方案擬定、優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要應(yīng)用BIM 技術(shù)，在施工階段針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，充分控制橋梁施工過程[2]。例如，在橋梁工程施工過程中，設(shè)計(jì)人員可以利用有限元模型，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行分析，呈現(xiàn)各項(xiàng)施工方式的差異性和復(fù)雜性，以此為基礎(chǔ)合理編寫施工方案，為后續(xù)橋梁工程施工的有序進(jìn)行提供支持，提升施工的整體質(zhì)量和效率。

3.2.3 管理優(yōu)化

BIM 技術(shù)是橋梁工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，也是橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。通過應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)可以建立完善的橋梁全壽命模型。因此，施工人員需要深入分析橋梁工程實(shí)際情況，獲取施工準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)過程中的信息、數(shù)據(jù)，利用BIM 技術(shù)表達(dá)橋梁工程信息，利用模型對(duì)橋梁工程的作業(yè)區(qū)間進(jìn)行優(yōu)化，確保資源配置的合理性，將各項(xiàng)資源應(yīng)用到后期施工、養(yǎng)護(hù)工作中，確保橋梁工程建設(shè)的有效性。

4 橋梁工程設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

4.1 橋梁工程實(shí)例

在某橋梁工程設(shè)計(jì)過程中，主橋部分的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是高低塔單索面混凝土斜拉橋，總長約650m，跨徑最大值約330m。具體如下：（1）高塔塔柱高度約178m，共計(jì)29 對(duì)斜拉索；（2）低塔塔柱高度約122m，共計(jì)15 對(duì)斜拉索，西引橋總長約1 020m，東引橋總長約264m。在該橋梁工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)用了BIM 技術(shù)，取得了良好的設(shè)計(jì)效果。本文主要結(jié)合工程實(shí)例，分析橋梁工程設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用。

4.2 BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

在該橋梁工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化、選擇，實(shí)行精細(xì)化施工設(shè)計(jì)模式，橋梁工程中單幅掛籃支點(diǎn)到后錨固定點(diǎn)的距離約10m，首次澆筑形成的0 號(hào)階段長度約11m，在設(shè)計(jì)2 幅大噸位掛籃時(shí)會(huì)遇到很多難題，設(shè)計(jì)人員設(shè)置了臨時(shí)組拼掛籃，在完成后續(xù)節(jié)段之后，長度會(huì)滿足設(shè)計(jì)要求，這時(shí)應(yīng)分離2 幅掛籃。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮高空作業(yè)安全問題，盡量不在高空進(jìn)行施工，焊接作業(yè)最好一次性完成。因此，設(shè)計(jì)人員在橫橋向?qū)嵭绣e(cuò)位分布模式，在左右兩側(cè)布置了2 幅掛籃，間距約為0.75m，有效避開主縱梁重疊位置。另外，為了有效地控制控支反力，設(shè)計(jì)人員在使用前后支點(diǎn)結(jié)合的位置，設(shè)置了掛籃體系。在橋梁設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員需要明確預(yù)應(yīng)力布置要求，以此為基礎(chǔ)合理布置預(yù)留孔洞、設(shè)置不同類型的預(yù)應(yīng)力，并深入分析同主梁階段的實(shí)際情況，通過BIM 技術(shù)建立主梁階段、掛梁、預(yù)應(yīng)力相關(guān)的模型，充分利用BIM 技術(shù)碰撞檢測(cè)工作，有效開展碰撞檢測(cè)分析工作，嚴(yán)格按照檢測(cè)報(bào)告，及時(shí)優(yōu)化、調(diào)整存在沖突的構(gòu)建，有效提升設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要從施工角度做好分析工作。為了有效控制各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)問題的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，技術(shù)人員需要利用BIM 技術(shù)進(jìn)行核查，針對(duì)橋梁施工設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)影響參數(shù)予以分析，在遇到設(shè)計(jì)變更問題時(shí)，可以加載變更后的橋梁模型，利用警告信息針對(duì)預(yù)警參數(shù)進(jìn)行核查[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)階段橋梁設(shè)計(jì)中，BIM 技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出很多優(yōu)勢(shì)。隨著BIM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其功能也在不斷完善，在未來建筑行業(yè)發(fā)展中將成為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。