市政路橋設計中BIM技術的應用

宋鳳

摘 要：在我國市政工程建設規模不斷擴大，數量不斷增多的背景下，路橋設計技術也在不斷革新和發展。BIM技術是目前一種有效的路橋設計手段，能夠通過建模的方式，為市政路橋設計提供更加科學的設計依據和參考。本文就以市政路橋設計中BIM技術的應用進行幾點具體分析。

關鍵詞：BIM技術；市政路橋；應用；設計

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0133-02

BIM是一種建筑信息模型，在三維數字基礎之上發展起來，能夠對建筑工程項目的各種信息進行集合、關聯，并進行研究和分析，總結其一致性，特別實在復雜關系的項目設計中，BIM技術能夠提高設計效率，優化設計步驟，保障設計的科學性。我國此項技術應用較晚，近些年逐漸開始在一些大型工程中使用。橋梁工程，具有復雜的結構以及龐大、繁瑣的設計構建，工程地理環境復雜，并且具有各種耦合約束條件，而運用BIM技術，可以將這些復雜的關系簡單化，能夠對各種關系進行協調，因此受到了國內外學者的廣泛關注。

1 項目概述

本工程是主城區市政工程要道，道路紅線長為40m，雙向6車道，設計車速為40km/h，兩側設有非機動車道和人行道，全程為0.84km。本工程橋梁引橋采用簡支箱梁，跨徑為25米。

2 市政道路設計中BIM技術的應用分析

設計階段市政橋梁工程中引入BIM模型，其優勢主要體現在工程量統計、碰撞檢查以及三維可視化展示等三個方面[1]。

（1）工程量統計。構建BIM模型，快速生成各種工程量，并獲得各項工程量清單。借助BIM技術構建的工程量清單以及二維CAD設計圖紙的對比，能夠快速并準確的檢測出CAD圖紙設計中存在的工程量統計問題。（2）碰撞檢查。碰撞檢查主要是借助BIM技術，對多個專業以及關聯進行協調設計，它將原本獨立的各項關系快速聯系在一起，同時還能夠對這些關系進行優化，根據實際需求不斷優化和更新。在結構復雜的橋梁構建設計中，CAD圖紙設計，要將不同的構架分別繪制在不同的設計圖紙上。但是，設計中無法避免一些設計不周的情況，設計不周會導致一些管道碰撞、部件位置沖突等情況，另外，專業設計人員之間，由于溝通不善，也容易引發一些設計問題。碰撞檢查能夠快速檢測這些問題，并優化傳統CAD設計的不足。在本次研究的項目工程中，采用了Autodesk Revit鏈接管理與工作集，在建模、整合、碰撞檢查等，大幅降低了設計不周導致的一系列失誤，從而為橋梁施工提供了更加可靠的依據和支撐，降低了出現施工錯誤的幾率。（3）三維可視化展示。橋梁結構中存在一些復雜構件，傳統CAD圖紙對這些復雜構件表述比較困難，這大大增加了施工方對圖紙意圖的理解難度，容易出現一些與施工設計不符的情況，進而增加不必要的成本投入，導致經濟損失。另外，二維CAD設計圖紙在設計信息表述上也不夠完整，設計者的意圖，基本無法完整的傳遞給施工單位以及運營管理部門。

而BIM模型的應用，設計者意圖能夠得到完整的傳達，可以更加立體、直觀、全面的展現設計成果，解決了傳統設計方法表述不完整、不準確等問題，促使了設計方與施工方之間的良性溝通。設計成果的三維立體化展示，提高了項目的實用性，縮短了施工技術交底時間。

3 BIM技術在橋梁設計階段的應用

3.1 BIM模型建立

在設計階段，BIM技術的應用屬于核心環節，本項目路橋上部結構主橋的跨度為5，屬于上承式空腹拱橋，箱型截面，引橋為簡支箱橋梁，并采用了相同高度的預應力混凝土連續梁結構，下部結構主橋墩采用了承臺以及群樁基礎，采用了承臺樁基作為主引橋的基礎。在本項目中，運用了Autodesk Revit對箱梁、柱式橋墩等進行了結構圖構建，展示了其各項參數，以及參數化的結構族庫，并實現了對二維CAD圖紙轉換為BIM模型，在此基礎上，對工程量統計、碰撞檢查以及三維可視化演示。

3.2 箱梁BIM參數化設計

箱形截面為閉口薄壁截面，抗扭剛性強，頂板、底板面積都比較大，其正負彎矩的承擔能力性能強，并且施工中得到了廣泛應用。截面形式由箱、室數量分為單箱單室、單箱多室、多箱單室和多箱多室；腹板構造包括直腹板、斜腹板兩種。本文主要對單箱單室截面構造進行研究，對路橋箱梁參數化設計進行研究。

3.3 柱式橋墩

柱式橋墩根據橋寬布置不同，分為單柱、雙柱和多柱式，上加蓋梁偉墩帽，墩柱又以截面形式分為圓柱墩和矩形墩，柱式墩模型的創建可以分為蓋梁模型和墩柱模型兩部分來完成。在完成了蓋梁與墩柱模型的構建之后，則對蓋梁將要插入的族中設置參數。具體步驟如下[2]：

首先確定一個帶蓋梁柱子式墩的模型族，接著新建一個自適應公制常規型族，并在默認標高平面和兩個豎直平面交點設置一個自適應點，同時設置蓋梁順橋向寬度約束參數為L。然后進行蓋梁族與墩柱族插入，同時調整邏輯參數K，確定墩柱的位置。除了箱梁、柱式橋墩之外，同時構建了拱圈、承臺、走道板等參數化結構族。最后，依據測量資料、地質信息等基本數據，借助構建參數化結構族庫，按照從整體到局部、從零件到構建的順序，進行定位，建立路橋BIM模型。

4 BIM模型應用

4.1 工程量統計

隨著BIM模型的建立，各種構建的工程量可以很快生成，進而可以準確的得到各種構建的工程量清單。將BIM構建過程中生成的工程量清單與二維CAD設計圖紙的構建清單對比，可以快速、精確地檢測出基于二維CAD圖紙設計中存在的工程量統計問題。

4.2 碰撞檢查

碰撞檢查是BIM技術實現多專業協同設計的重要特性，通過碰撞檢查，可以實現各專業的關聯協同設計，從而及時有效地聯系在一起。基于BIM技術，可在設計中不斷地更新與優化各個不同的專業。由于橋梁工程結構復雜、構建繁多的特點，在傳統基于二維CAD圖紙設計的過程中，不同的構件經常需要表示在不同的設計圖紙上。因此，由于設計時考慮不周而引發的管道碰撞、部件位置沖突等現象經常發生，此外，不同專業設計人員間的溝通、協調也比較困難，導致設計質量很難得到保障。而碰撞檢查可以很好地協同各專業設計，在設計過程中及時發現管道碰撞、部件位置沖突等現象，很好地解決了傳統橋梁設計中基于二維CAD圖紙合圖分析難以發現設計中存在沖突的問題。本項目使用AutodeskRevit的工作集和鏈接管理，通過模型整合、碰撞檢查，從而在很大程度上降低了由于設計時考慮不周而引發的一系列錯誤，降低了施工時出現錯誤的概率[3]。

4.3 三維可視化展示

部分結構復雜的特征構件部位，通過傳統的二維CAD圖紙很難表示清楚，在施工的過程中，施工方難以完整、準確地理解設計者的意圖，導致設計與施工不符，造成不必要的損失。另一方面，基于二維CAD的設計圖紙也很難將設計信息完整地表達出來，設計者的設計意圖、設計信息通過二維CAD圖紙很難完整地傳遞到施工單位及運營管理部門。

5 結語

在市政路橋工程設計階段引入BIM技術，能夠優化設計環節，通過構建BIM模型，對工程量統計、碰撞檢查、三維可視化進行展示，效果十分顯著。本文對其進行研究，旨在為日后類似橋梁設計BIM技術的應用提供一定參考和經驗。雖然我國在BIM技術領域的研究和發展還處于初級階段，執行標準還不夠統一，但是其發展速度很快，日后的市場十分廣闊。

參考文獻

[1]方俊.淺析BIM技術在市政道橋施工中的應用[J].建筑工程技術與設計，2015，（13）：68.

[2]王義明.淺析BIM技術在市政道橋施工中的應用[J].工程技術：文摘版，2016，（7）：68.

[3]許艷林.BIM技術助推市政路橋設計新機遇[J].工業b，2016，（3）：206.