BIM技術(shù)在交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用探討

汪濤

（安徽省交通科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000）

一、在交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的作用

（一）對(duì)施工進(jìn)行深化設(shè)計(jì)

綜合施工的現(xiàn)實(shí)狀況，對(duì)設(shè)計(jì)單位制定的施工圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，也就是實(shí)施相應(yīng)的細(xì)化以及補(bǔ)充，防止在施工期間發(fā)生問(wèn)題。在交通道路橋梁工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)單位最后會(huì)給出具體的施工圖紙，將細(xì)節(jié)之處都表述到位，然而因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，比如地質(zhì)條件出現(xiàn)改變的話，需要在基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行改動(dòng)。在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)受力是依據(jù)理論模型結(jié)合規(guī)范確定的荷載進(jìn)行計(jì)算的，要是在施工期間沒(méi)有對(duì)施工的準(zhǔn)確性給予足夠的重視，橋梁的傳力渠道以及受力形式都會(huì)出現(xiàn)改變，有可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生安全事故，從而影響橋體質(zhì)量。通過(guò)使用 BIM技術(shù)，可以對(duì)施工期間的每一個(gè)部分都進(jìn)行細(xì)化，同時(shí)給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，減少施工誤差，在根本上提高施工的效益，防止因?yàn)槭┕づc設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)而額外產(chǎn)生的工作量。

（二）對(duì)施工方案進(jìn)行模擬

在交通道路橋梁工程施工期間，使用BIM技術(shù)可以對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，對(duì)于實(shí)踐起來(lái)比較困難或者是實(shí)踐環(huán)境比較復(fù)雜的情況，可以使用BIM技術(shù)將施工現(xiàn)場(chǎng)以及圖紙等制作成數(shù)字信息模擬仿真，不僅如此，將施工工藝以及施工計(jì)劃等實(shí)施有效的融合，可以將模型制作成相應(yīng)的演示文件，給實(shí)際施工提供指導(dǎo)，同時(shí)可以對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工的效果。將橋梁三維模型與施工方案實(shí)施有效的綜合，設(shè)置特定的虛擬環(huán)境，可以找出在施工期間有可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題。這樣方便施工管理人員直接的進(jìn)行觀察，確保在實(shí)際施工過(guò)程中預(yù)制構(gòu)件的吊裝程序科學(xué)合理，同時(shí)保障施工管理的有效性，對(duì)施工方案存在的不足之處進(jìn)行完善。

（三）利用BIM技術(shù)來(lái)強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)管理

交通道路橋梁工程的施工單位，在進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)管理過(guò)程中，為了有效降低施工管理的成本，可以通過(guò)利用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的管理，通過(guò)建立虛擬的施工現(xiàn)場(chǎng)管理環(huán)境來(lái)對(duì)施工方案進(jìn)行合理的調(diào)整，例如對(duì)于臨時(shí)的道路以及不同種類施工材料的擺放位置可以通過(guò)虛擬環(huán)境來(lái)進(jìn)行調(diào)整，有效的提升現(xiàn)場(chǎng)管理效率。其次，施工人員可以通過(guò)建立虛擬的環(huán)境運(yùn)行來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)管理工作中存在的各類問(wèn)題，從而有針對(duì)性地制定方案進(jìn)行調(diào)整，全面提升交通道路橋梁工程施工的現(xiàn)場(chǎng)管理質(zhì)量，確保施工的順利進(jìn)行。

（四）提升數(shù)據(jù)模型的計(jì)算速率

在交通道路橋梁工程的實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)于BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠大大降低設(shè)計(jì)人員的相關(guān)計(jì)算量，提升橋梁模型數(shù)據(jù)的計(jì)算速率。一般情況下在交通道路橋梁工程的實(shí)際計(jì)算中應(yīng)用 BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員都是根據(jù)一些簡(jiǎn)化過(guò)后的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行具體的計(jì)算，根據(jù)交通道路橋梁工程的互聯(lián)性實(shí)施合理的有效判定，將所有模型之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，然后再進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的計(jì)算，提升模型數(shù)據(jù)的計(jì)算效率。

二、BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

（一）模型計(jì)算工作

在進(jìn)行交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)工作時(shí)，交通道路橋梁工程的模型計(jì)算難度較大，一般情況下都是需要通過(guò)應(yīng)用Ansys、Midas 等軟件進(jìn)行整體分析計(jì)算。目前我國(guó)BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面仍然處于起步與摸索階段，橋梁受力的分析仍然需要獨(dú)立依靠其他軟件完成。

（二）工程量統(tǒng)計(jì)工作

在交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于工程量的統(tǒng)計(jì)都是通過(guò)圖紙與表格來(lái)將施工人員以及各類施工材料進(jìn)行記錄和整理，對(duì)于二維圖紙的工程量統(tǒng)計(jì)來(lái)說(shuō)，其中最容易出現(xiàn)的失誤就是各類施工材料之間容易混淆，相應(yīng)的材料表與施工圖紙難以對(duì)應(yīng)，因此工程量的統(tǒng)計(jì)工作較為困難。相應(yīng)的工程造價(jià)管理人員都是需要根據(jù)分類的圖標(biāo)來(lái)進(jìn)行一一的計(jì)算，但是如果在這些工程量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程中或者是在傳遞過(guò)程中出現(xiàn)了誤差，那么就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工程的工程量計(jì)算出現(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)誤，修改和調(diào)整會(huì)消耗大量的人力物力。然而通過(guò)應(yīng)用 BIM的模型，統(tǒng)計(jì)人員可以根據(jù)這些帶有參數(shù)的結(jié)構(gòu)，按照相應(yīng)的順序進(jìn)行一一的記錄，特別是對(duì)于一些具有固定屬性的構(gòu)件，造價(jià)管理人員可以根據(jù)系統(tǒng)的精確計(jì)算來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的工程量統(tǒng)計(jì)工作。

（三）對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙的審核

對(duì)于傳統(tǒng)的交通道路橋梁工程二維圖紙來(lái)說(shuō)，無(wú)法對(duì)所有的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行直觀的展示，因此各種構(gòu)件之間很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，其中最常見(jiàn)的一些問(wèn)題就是構(gòu)件與構(gòu)件之間的碰撞。一般情況下交通道路橋梁工程的設(shè)計(jì)為了滿足結(jié)構(gòu)受力的需求，設(shè)計(jì)人員都需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中布設(shè)普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋，但是這兩種鋼筋在布設(shè)的過(guò)程中很容易發(fā)生相互的碰撞，并且在二維的設(shè)計(jì)圖紙中很難發(fā)現(xiàn)這種問(wèn)題，然而通過(guò)應(yīng)用BIM 軟件卻能夠?qū)⑦@種問(wèn)題直觀地展現(xiàn)出來(lái)。比如在某交通道路橋梁工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中為了使鋼箱梁能夠與頂部的混凝土共同受力，那么設(shè)計(jì)人員就需要在箱梁的頂部設(shè)置剪力釘，之后通過(guò)BIM技術(shù)在內(nèi)部布置相應(yīng)的鋼筋就能有效避免這些構(gòu)件發(fā)生碰撞，在以往的橋梁設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中鋼筋位置的碰撞往往由施工方現(xiàn)場(chǎng)做一定調(diào)整，這種方式相較BIM 而言在施工質(zhì)量方面更加難于把控。再比如某工程橋塔的下橫梁需要布置較多的鋼筋，布置的鋼筋越多越容易發(fā)生碰撞，因此設(shè)計(jì)人員需要在BIM 模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行這些構(gòu)件的設(shè)計(jì)工作，盡量避免各類構(gòu)件之間發(fā)生碰撞，保障整體工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（四）沖突檢查

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁的過(guò)程中，通過(guò)使用BIM 模型能夠?qū)φw的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的校對(duì)，并可以有效統(tǒng)計(jì)整體工程的工程量，做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃。傳統(tǒng)的工程制圖都是基于二維視圖，這樣的工程制圖不直觀，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)失誤都可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的工程施工受到嚴(yán)重影響，但是通過(guò)加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用，在進(jìn)行三維建模的過(guò)程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工圖紙中存在的不合理之處，從而有效地提升交通道路橋梁工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。其次，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)還可以將工程所需要的各類材料清單等自動(dòng)進(jìn)行整理，減少設(shè)計(jì)人員的工作量。

（五）設(shè)置出圖的模式

設(shè)計(jì)人員通過(guò)利用BIM技術(shù)來(lái)根據(jù)交通道路橋梁工程的整體模型進(jìn)行施工圖紙的生成，因?yàn)樵谌S BIM 模型的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的施工圖紙的準(zhǔn)確性與科學(xué)性更高，高質(zhì)量的施工圖紙可以為后續(xù)的施工帶來(lái)更多的便利，但是由于這樣建模的速度較慢可能會(huì)導(dǎo)致工作效率受到影響。

（六）對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)利用BIM 模型，施工人員可以將工程的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中，然后通過(guò)建立的模型來(lái)對(duì)交通道路橋梁工程的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析研究。同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)異常，那么BIM 模型可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并發(fā)出警報(bào),相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)BIM 所給出的數(shù)據(jù)分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行合理的調(diào)整，確保交通道路橋梁工程的運(yùn)行安全質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，對(duì)于交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用，能夠全面提升交通道路橋梁工程設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性，降低人工設(shè)計(jì)的施工圖錯(cuò)誤率，并且能夠精確地控制施工過(guò)程，確保交通道路橋梁工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度，提升施工質(zhì)量，合理控制施工成本。最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的可視化、可知化、可控化。