BIM技術在當代橋梁設計中的應用與分析

涂瑩瑩

（重慶市市政設計研究院，重慶 041013）

0 引言

BIM 技術是近年來發展起來的新技術。他是將工程模型，通過幾何參數、地理坐標、相關材料性質等多個方面的量給予數字化的一種技術。也正是有這一特點，BIM 技術可以有效的再工程建設，尤其是橋梁建設領域發揮重要作用，特別地，其可以有效的收集項目信息，并對其進行設計計算，從而進一步改善項目和平臺建設。實際工作中，工程圖紙是一項非常復雜且龐大的信息源，利用BIM 可以有效的實現化繁為簡，提升圖紙質量。利用其可視化模塊，還可以將平面圖紙變得立體起來，實現3D 可視化。因此，可視化，可優化計算，可協調性成為其重要優勢。本文基于BIM 技術的傳統優勢特點，結合筆者長期工程實踐經驗，對這BIM 技術在當代橋梁設計中的相關問題進行分析。

1 利用BIM 實現當代橋梁智慧化設計的優勢體現

BIM 技術基于計算機軟硬件，可以實現當代橋梁的智能、智慧化設計，其優勢有很多層面，第一層面，利用此技術，可以極大的提升橋梁設計建設的工作進程及工程效率，這在一些時間要求緊，施工難度大，質量要求高的工程中體現更為明顯。其可以提供便捷化的優化設計功能，對結構，受力及相關參數進行協調優化，最大程度的降低返工可能，最大程度的降低時間成本。第二層面，相比之前傳統的工程圖紙分析，BIM 通過其內置的可視化模塊，可以將計算得出的一些列參數進行可視化處理，從而更為直觀的展現。對于設計單位來說，對這些參數進行可視化展現，有利于這些數據的全面、準確分析。而對于業主來說，可以直觀的看到設計出來的工程模型，比之前紛繁復雜的平面圖紙，更容易讓業主接受。第三層面，BIM 的應用不光體現在前期設計當中，對于一個優秀的工程案例，還體現在其后期維修及設備維護等各個方面，利用BIM 技術的強大計算能力，可以更為全面的考量工程日后維修相關工作重點，有益于后期工程檢驗等方面。

2 BIM 技術在當代橋梁設計中的應用

2.1 前期設計

橋梁工程建設涉及的內容和部門較多，為了讓工程建設順利開展，需要各部門、單位之間的有效配合，增強圖紙和方案設計的合理性。對橋梁設計前期工作而言，其設計是主題，傳統的設計工作，需要瀏覽和統籌大量的設計圖紙，且需要利用這些圖紙來進一步明確工程設計方向和具體規范，但是這些設計圖紙在傳閱的過程中，往往會遇到部門之間的溝通受阻，這不僅影響工程質量的提升，對于項目的順利展開也有不利影響。因此，利用BIM 技術的可視化單元，不僅僅可以將原本平面的圖紙立體起來，還可以將時間軸加入其中，從而讓圖紙“動起來”，這種動態展現的圖紙，真正實現了不同職能部門之間的有效傳閱，這種有效的溝通，可以翻過來進一步提升程序設計的合理性。

2.2 后期設計

后期設計是審查和檢查預設計內容的重要部分。橋梁工程由于其項目本身的特殊性，其面臨很多工程不確定性，所以在項目后期設計中，需要整理項目存在的問題以便后期項目審查，但是在傳統的設計工作中，往往因為某些人為因素，會遺漏一部分內容，這會對項目設計造成隱患，利用BIM 可以及時、全面的整理出在建模和設計過程中存在的一些問題，并對這些問題和隱患進行上報，以便設計人員及時的處理、解決。

3 BIM 在當代橋梁設計中的關鍵技術

眾所周知，橋梁設計是交通系統設計中的重要組成部分，說到底，橋梁是交通的一種呈現形式，然而，目前的很多橋梁設計者主要是針對橋梁本身進行設計計算，忽略了其設計與使用目的。也正是針對這一問題，一些學者基于BIM 技術，建設了一整套的橋梁設計平臺，包括全面構建橋梁信息模型，參數協調計算等等方面。這不僅使得工程設計變得更為便捷，也使得整個設計流程更為流暢，工程師只需要將工程測繪參數輸入到程序中，便可以得到完整動態的設計圖紙，這極大的減少了工程師的設計工作量。此外，對于橋梁的穩定性計算是設計工作的重要部分，設計的部件和方面有很多，往往需要多名工程師共同完成，這一平臺也考慮到這一方面，可以容納多名設計師共同在線設計。此外，這些基于BIM 的橋梁設計平臺，還包含了眾多的組成構件，包括常規構件和非常規構件（異性構件），相比傳統的工程圖紙繪制，這些模塊化的構建使得橋梁設計更為智能和方便，同時減少了設計中的錯誤，從而提升工程質量。

3.1 BIM 模型建立

在橋梁工程中，立體模型的建立具有精度高、考慮較為全面這兩大優勢。工程依照鋼筋級永久結構進行模型建立，且在建模過程中，結合各階段要求，完善模型，從而確保模型完整性和正確性。立體模型的建立主要分為三部分內容： 第一部分，參數族庫的建立。參數庫是整個橋梁建設的起點，高質量的測繪參數對于后期設計尤為重要，通過包括MATLAB 在內的多種軟件，可以有效實現工程結構參數實行了分析和錄入；第二部分，整體模型建立?；诘谝徊糠值膮底鍘斓慕?，可以有效的完成工程模型。當然這里面結合了BIM 的眾多優化設計程序；第三部分，正確設置鋼筋模塊。鋼筋混泥土是橋梁設計的主體，也是實際使用過程中的重要受力單元。需要結合機構特點（分上部和下部），從而正確設置相應的鋼結構，精確計算鋼筋數量。

3.2 設計合理性及沖突檢查

在設計階段應用BIM 技術，能夠對設計圖紙進行前期檢查、校對和審核工作，從而更好的明確施工重點，實現工程量的準確統計。通過建立三維模型，可以在施工前糾正圖紙中存在的問題，提高施工質量。另外，該技術的應用有助于采購清單的羅列和對比，明確采購內容，并檢查相關量統計是否存在問題。同時，在設計環節，通過該技術的應用實現了工作的集合連接管理，有效調整了設計檢測中存在的問題，為工程的有序開展提供幫助。

3.3 對橋梁進行施工模擬

前面提到，BIM 技術可以實現工程圖紙的3D 展現，而在工程實際中所提到的4D 技術，實際是指設計與施工的有效協調，即工程施工環節如何對接設計要求。利用BIM 的橋梁設計平臺，有效的對實行施工進度進行模擬分析，這樣一方面能夠及時調整施工計劃，另一方面也便于工作人員掌握施工預算等信息。此外，還可以依據施工條件和地理地形位置等信息調整設計方案，從而加快施工進度的同時，有效的報站施工安全與工程質量。

3.4 橋梁后期運維

BIM 當中設計了很多數據接口，依據結構文件的規定，可以實現對當代橋梁工程的安全及遠程監測，尤其是在監測異常的情況下，可以在第一時間將異常情況報至相關維護人員，提升橋梁后期運維的質量。同時，由于橋梁實現了從前期設計到后期運維的全流程，所以，進一步在此平臺中加入全生命周期的評價是未來BIM 技術在當代橋梁設計中的機遇和挑戰。

4 結語

綜上所述，BIM 技術的在當代橋梁設計中的應用，不僅提升了工程質量和多方溝通效果，還有效的實現了從橋梁設計到后期運維的全流程4D 操控，可以說，BIM 技術對于當代橋梁的設計和施工具有重要的意義，在未來，隨著科技的快速發展，該技術的功效也將被充分發揮出來。