BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用與實踐

馬原馳

摘 要：為了更好地促進城市發(fā)展，進一步提升路橋工程的施工質(zhì)量與運營質(zhì)量，基于城市區(qū)域規(guī)劃設(shè)計及未來發(fā)展狀態(tài)，結(jié)合當?shù)亟煌▽嶋H情況，制定一份技術(shù)先進、安全可靠、使用耐久、經(jīng)濟合理的橋梁設(shè)計方案是非常有必要的。但是，傳統(tǒng)橋梁設(shè)計方案并不具備視覺直觀性與三維化特點，無法讓建設(shè)單位、施工單位看到三維立體的橋梁設(shè)計方案及施工完成之后的狀態(tài)，無法進一步提升設(shè)計單位、建設(shè)單位、施工單位對橋梁的了解與認知，并且會影響橋梁的實際建設(shè)效果。為改善這一情況，積極應(yīng)用各種新型技術(shù)是非常有必要的。BIM技術(shù)近年來在建筑設(shè)計等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，可促使建設(shè)設(shè)計逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計，可有效提升設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。本文主要闡述BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計中的相關(guān)應(yīng)用與實踐。

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計;施工質(zhì)量;設(shè)計質(zhì)量;BIM技術(shù)

現(xiàn)今，BIM技術(shù)發(fā)展成熟，且在多個領(lǐng)域中均得到了推廣和有效應(yīng)用。有研究指出，BIM技術(shù)可有效輔助路橋工程項目的設(shè)計工作，可在施工圖設(shè)計階段，充當輔助設(shè)計工具，充分展示BIM技術(shù)的優(yōu)點。一些建設(shè)工程項目的規(guī)模非常大，建設(shè)結(jié)構(gòu)也極為復雜，為了推動建設(shè)工程項目的順利完成，必須結(jié)合工程項目的實際需求，制定相應(yīng)的工作計劃，并嚴格按照計劃開展作業(yè)。在這一過程中充分應(yīng)用BIM技術(shù)，可輔助相關(guān)人員一一實現(xiàn)這些目標，可輔助工作人員準確、高效地完成相關(guān)工作，實現(xiàn)定量分析、定性分析等工作，提升建筑生產(chǎn)的實際效率，節(jié)省建設(shè)資料，提升工程項目建設(shè)的整體水平。

1 BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用可行性

隨著我國城市化步伐的不斷加速，橋梁工程項目逐步增多，其規(guī)模也不斷擴大。在這一情況下，橋梁外觀設(shè)計、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計逐步朝多元化方向發(fā)展，多種新型設(shè)計理念融入橋梁設(shè)計中，導致設(shè)計人員面臨極大的挑戰(zhàn)，不僅要設(shè)計出安全、高效、適用的橋梁方案，還需提升橋梁的美觀度。但是，橋梁工程給設(shè)計人員留下的設(shè)計時間并不多，設(shè)計人員短時間內(nèi)無法完成高質(zhì)量、大規(guī)模的橋梁設(shè)計工作。在實際設(shè)計過程中，橋梁設(shè)計必須考慮多種影響因素，如結(jié)構(gòu)受力分析、橋梁構(gòu)件的施工方案、橋梁施工質(zhì)量控制等等，運用合理有效控制方案，從而保障設(shè)計方案的可行性與經(jīng)濟性。而BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用，充分展現(xiàn)了BIM的各方面優(yōu)勢。因此，BIM技術(shù)已被有關(guān)設(shè)計人員運用在橋梁設(shè)計工作。

在橋梁設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，可提供橋梁全壽命的可視化信息模型，可為橋梁全壽命分析、計算提供相應(yīng)的設(shè)計基礎(chǔ)，為各種信息溝通提供相應(yīng)的載體，從而提升橋梁設(shè)計的實際效率。再者，利用BIM技術(shù)可制作橋梁BIM模型，設(shè)計人員可利用BIM模型明確設(shè)計的合理性與不合理性，可及時糾正設(shè)計中的不合理現(xiàn)象，并進行相應(yīng)檢驗工作。BIM模型還可直觀評價橋梁設(shè)計構(gòu)造，可輔助設(shè)計人員優(yōu)化橋梁設(shè)計方案，可輔助設(shè)計人員進行檢錯查重工作，可進一步提升橋梁設(shè)計方案的應(yīng)用價值。最后，利用BIM模型還可進行材料統(tǒng)算以及對結(jié)構(gòu)安全分析提供幫助，可為施工方案的制定提供有效方法，具有顯著的應(yīng)用價值。所以，在橋梁設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，是可行且必要的，再者，有研究學者指出，在橋梁設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)，能有效解決橋梁設(shè)計中存在的各類問題，橋梁設(shè)計的成本也可以得到合理控制，在確保工程質(zhì)量的前提下，降低橋梁工程建設(shè)成本，實現(xiàn)提升橋梁工程經(jīng)濟效益的目的。

2 BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用與實踐

2.1 可行階段

在橋梁設(shè)計的可行階段（即方案設(shè)計階段）需明確橋梁設(shè)計目標，確定橋梁建設(shè)方案，明確橋梁設(shè)計整體構(gòu)想，譬如橋梁立面、橋梁平面以及橋梁斷面等等。橋梁可行階段設(shè)計中囊括多種方案的分析，需要較長時間才能順利完成設(shè)計工作，設(shè)計期間還需將橋梁設(shè)計方案精髓準確、無誤地傳達給業(yè)主，獲得業(yè)主的認可。在這一階段應(yīng)用BIM技術(shù)，可充分發(fā)揮技術(shù)的三維立體化、可視化優(yōu)點，可充分展示不同橋型設(shè)計方案的三維模型，充分展現(xiàn)設(shè)計人員的設(shè)計理念與構(gòu)思，并且可順利將設(shè)計方案轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒚鎴D形、斷面圖形以及平面圖形。再者，BIM模型可充分實現(xiàn)對所有橋梁構(gòu)件的準確化、精細化建模，不僅可以以三維形式展現(xiàn)到業(yè)主面前，還可呈現(xiàn)設(shè)計方案中的每一個細節(jié)，并且可輔助設(shè)計人員統(tǒng)計工程數(shù)量，節(jié)約橋梁設(shè)計時間。

2.2 施工圖階段

橋梁施工圖階段其實就是明確初始設(shè)計方案，并從多個角度分析，全面完善橋梁設(shè)計方案的階段。在這一過程中，必須充分明確橋梁的設(shè)計要求、設(shè)計功能、施工方法、運營要求等等，才能為橋梁建設(shè)以及后期的維護管理提供相應(yīng)的設(shè)計圖紙進行參考，避免相關(guān)建設(shè)人員出現(xiàn)差錯等現(xiàn)象。從實際應(yīng)用期間， BIM技術(shù)應(yīng)用于施工圖主要表現(xiàn)在如下幾點。（1）設(shè)計優(yōu)化，橋梁施工圖設(shè)計期間不僅需要詳細勾畫橋梁承載力構(gòu)件的截面構(gòu)造、尺寸、連接等內(nèi)容，還需明確附屬結(jié)構(gòu)的連接方法、實際位置、局部構(gòu)造等等設(shè)計內(nèi)容，這就是橋梁設(shè)計中存在的構(gòu)件放樣問題。再者，橋梁結(jié)構(gòu)中的車行系統(tǒng)大概率會存在管道，因此有必要明確橋梁空間和管道位置，以避免構(gòu)件出現(xiàn)重疊以及重合，從而能夠降低橋梁施工作業(yè)的實際難度。因為施工圖設(shè)計囊括大量構(gòu)件，一旦出現(xiàn)誤差，需要進行修改，修改量過大，則容易發(fā)生設(shè)計問題。如果在設(shè)計中運用BIM技術(shù)建立模型，可直接在模型中進行相應(yīng)修改，對應(yīng)橋梁平面、斷面以及里面等圖紙也要進行相應(yīng)修改，工程量也因此變動，設(shè)計效率顯著提升。（2）施工方案擬定和優(yōu)化，BIM模型可為橋梁設(shè)計提供全三維樣式的橋梁信息模型，可促使橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)和施工方法直接對應(yīng)，不同施工方法形成的橋梁狀態(tài)都可得到展示，對施工方案的制定起到輔助作用。結(jié)合BIM模型，可以對橋梁施工過程進行精確模擬和可視化顯示。若能將施工過程直接傳達到有限元模型中，實施結(jié)構(gòu)安全分析，還可清晰簡單的展現(xiàn)不同施工方法下的橋梁狀態(tài)、橋梁質(zhì)量，明確橋梁狀態(tài)的實際差異以及施工復雜性，并為施工方案的擬定奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)優(yōu)化現(xiàn)有施工方案，提升橋梁施工的實際效率和質(zhì)量。

2.3 施工管理階段

橋梁BIM技術(shù)可提供橋梁全壽命決策基礎(chǔ)模型，所以在設(shè)計階段便能提供所有施工階段、運動階段信息，優(yōu)化現(xiàn)有的施工管理基礎(chǔ)工作。首先，橋梁BIM技術(shù)可為施工單位提供相應(yīng)的施工組織方法，利用BIM技術(shù)動態(tài)展現(xiàn)各種橋梁信心，通過BIM建模模擬，準確劃分不同工種的作業(yè)區(qū)間，繼而制定最科學合理的人、機、料分配方案，優(yōu)化現(xiàn)有施工組織過程以及施工資源的分配工作，從而實現(xiàn)作業(yè)效率的提升。再者，橋梁BIM技術(shù)還可提供相應(yīng)的施工成本、施工進度以及施工質(zhì)量等多種管理方法，可利用BIM模型精準計算橋梁施工中涉及到的所有施工原材料、機械設(shè)備、工人工資、施工管理費用等。最后，橋梁BIM模型還可輔助管理人員確定施工工期，以及施工管理、橋梁維護等都中方法，并且可輔助相關(guān)人員明確橋梁的維護周期，每一次維護重點，全方面覆蓋橋梁管理維護工作。

3 結(jié)語

在橋梁設(shè)計工作中充分應(yīng)用BIM技術(shù)，可進行橋梁BIM建模，可利用橋梁BIM模型展現(xiàn)設(shè)計人員的實際設(shè)計理念，方便設(shè)計人員隨時修改設(shè)計內(nèi)容，還可輔助業(yè)主明確橋梁設(shè)計形態(tài)、流程，明確橋梁施工費用與后期維護重點。

參考文獻：

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