BIM技術在橋梁工程設計中的應用

陳良田

【摘 ?要】根據橋梁工程預制構件體積大、結構設計比較復雜、施工環境復雜多變的基本特點，將BIM技術引入到橋梁工程的設計中，從科學建立模型、自動導出二維圖紙、自動化統計工程量、實施協同化設計、為設計修改提供方便等方面探討了BIM技術在橋梁工程設計中的應用，從而減少了設計誤差的出現，提高了橋梁工程的設計效率，值得進一步推廣和應用。

【關鍵詞】BIM技術;橋梁設計;應用

中圖分類號：U445 ? ? ? ?文獻標識碼：A

1、BIM技術概述

BIM技術的具體模式就是利用三維數字等先進的技術來構建數字化道路模型，用BIM技術來進行道路橋梁和各節點的三維動態設計和仿真分析，來達到系統化、模塊化、可視化和精細化的設計，對道路橋梁的結構進行全面的優化設計，在道路橋梁的施工以及其他環節中采用新穎的設計理念，這樣就能夠推動我國市政道路橋梁逐步向信息化和數據化方向發展。通過BIM技術，能夠即時地提供道路橋梁項目的設計模式、進度以及投資成本等信息，幫助工作人員隨時了解項目進程。掌握了這些信息，工作人員就能根據具體數據適時地調整建筑的設計理念、施工以及管理，從而能夠保證項目的順利進行，增加經濟收益。另外，在BIM技術條件下進行市政道路橋梁設計，和傳統的模式相比不僅僅是工具和手段的巨大變革，更是在業務和流程創新方面的變革，利用BIM技術進行道路橋梁設計，保證了其形象化、協同化和精細化，能夠加強團隊協作，讓各個專業的設計師一起來建立道路橋梁的模型。各個專業設計師在同一個平臺進行設計，將成果及時更新，可以實現信息共享，并且可以使二維數據變得立體和形象，最大程度上減少錯誤發生的可能性，節約設計的成本。

2、BIM技術在橋梁設計中的應用

主線橋梁構造物多以裝配式橋梁為主，在跨越深谷大河時又經常使用大跨徑剛構橋、斜拉橋、懸索橋等方案，在互通式立體交叉中小半徑曲線箱梁橋又有較多應用。針對公路橋梁的各種橋型，利用BIM技術在橋梁方案的比選與擬定、復雜節點的精細化及鋼結構橋梁的工業化制造方面均進行了不同程度的應用。

2.1、基于BIM技術的協同設計平臺搭建

利用先進的測量技術（航測遙感、無人機傾斜攝影、激光掃描等）作為BIM模型的基礎數據，依托協同平臺建立環境模型。圖1將數字化的勘察成果在協同平臺上進行傳遞，保證各設計專業采用統一的基礎數據。橋梁專業設計人員利用自主研發的BIM設計軟件，基于數字化勘察設計成果進行設計，利用設計數據同步生成橋梁方案BIM模型，在協同平臺中將含有各專業信息的BIM模型與環境模型組裝融合，形成帶有大場景的設計BIM模型。各專業設計人員根據各專業特點結合整體模型來驗證橋梁方案的可行性、設計的合理性，同時實現各設計專業銜接問題的信息推送與模型的協同處理。通過協同平臺保證設計各參與專業數據源唯一，避免了因數據不同步而導致的設計失誤。同時依托BIM協同平臺，經各專業設計人員確認后提交給下一階段的數字化成果，能保證設計信息的準確傳遞。

2.2、場地規劃分析

在市政道路橋梁設計中，場地規劃是一個重要的內容，也是非常重要的環節，市政道路橋梁設計的質量是否合格，與場地規劃情況直接相關，因此一定要做好場地規劃分析工作。過去，場地規劃設計主要是依靠現場勘察人員得到的數據結果，這種情況下，具體的規劃設計數據就會存在較大的誤差，精確度不夠，并且這種工作模式效率也比較低。針對這種情況，在市政道路橋梁設計中利用BIM技術，可以提高場地規劃分析的精確度，提高工作效率，實現不斷優化場地規劃分析的目的，具體表現在兩個方面：一方面，利用BIM技術可以將場地內比較抽象的平面元素立體化的表現出來，使其一目了然，這樣可以幫助規劃設計人員更加輕松地布置各個階段的場地，同時將各個階段場地轉換情況考慮進去，不斷優化布置情況，這樣可以減少重復布置情況的發生。另外，利用BIM技術建立場地模型的過程之中，可以根據標高方格網導入地形，從而提前將道路標高系統和排水系統設計好，這樣在施工的過程中就可以按照設計好的方案進行施工，從而減少臨建挖方填方，減少施工量，節約建設成本。另一方面，使用BIM相關軟件和技術，并結合地理信息系統，可以不斷對道路整體布局進行優化，提高對市政道路橋梁的智能化管理水平，最大化程度實現預期目標，同時，使用BIM系列軟件，可以對道路空間的狀況進行模擬，評估人流車流信息，保證建設目標的實現。另外，使用BIM技術以及相關軟件和技術，還可以有效解決傳統方法存在的問題，如信息數據不足、精確度不夠等。

2.3、BIM與技術、施工設計

確立完施工方案之后，就需要對橋梁工程進行技術和施工設計。技術設計主要是針對斷面或者配筋等問題，這一設計方法適合運用到大型橋梁或者一些復雜橋梁設計中去;施工設計主要是分析和研究橋梁結構的復雜性問題。利用BIM技術可以對橋梁工程設計進行優化，比如，在對橋梁進行分析時，利用BIM技術，將已經確立好的橋梁方案、BIM模型和設計圖紙相結合，進行三維模式的深化，自動生成分析報告;通過分析報告可以發現設計中是否存在問題，一旦發現問題，要及時修改設計圖紙，并且再次進行檢測，直到所有問題都能得到解決。

2.4、自動統計工程量

新時期，橋梁工程設計工作的開展，應重視對BIM技術的科學應用，可借助該技術將橋梁施工中的相關數據與信息儲存，并將這些數據存放至模型數據庫之內，以此為基礎來計算橋梁的工程量，以此為基礎，便于降低由于人為因素而產生的誤差。同時，工程量設計變更條件下，還可將工程量數據予以輸出，科學估算項目的施工成本，繼而提出科學的施工方案。

2.5、BIM技術在鋼箱梁細節設計中的應用

目前橋梁工程中越來越多的進行跨線設計，為了將跨越路段造成的交通影響降到最低，鋼箱梁頂推方案的優勢逐漸顯現出來。鋼箱梁一般由頂板、底板、腹板、橫隔板、縱隔板及加勁肋通過工廠化節段制造后現場焊接安裝，其內部構造縱橫交錯，同時對加工的精細化程度又提出了較高的要求。常規的二維圖紙通常以節段劃分及幾個典型橫斷面圖來描述鋼箱梁的上部結構組成及加工方案。鋼結構加工廠在拿到設計圖紙時不可避免的要對圖紙進行深化設計，對設計意圖表述不清的位置還需要不斷的與設計單位進行反復溝通，無形中延長了施工工期。

結束語

BIM技術的使用為橋梁工程施工帶來了強大的技術支持，解決了橋梁施工過程中的難題及設計上存在的問題。隨著BIM技術的不斷創新和完善，我國橋梁工程的施工質量進一步得到了保障。

參考文獻：

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（作者單位：天津市市政工程設計研究院）