BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計階段的應(yīng)用研究

汪麗萍

（青海省公路科研勘測設(shè)計院，青海 西寧 810000）

1 橋梁項目概況

采用BIM建模技術(shù)進(jìn)行設(shè)計的主體目標(biāo)項目是一個位于主干公路網(wǎng)上的橋梁項目，該橋全長138 m，簡直結(jié)構(gòu)，設(shè)置有8道伸縮縫，每塊有15片梁組成，兩側(cè)分別含有1.5 m的人行道以及中間7 m的行車道，橋面寬9.88 m。橋臺為擴(kuò)大基礎(chǔ)，在項目中采用加寬利用的方案，擴(kuò)大橋臺基礎(chǔ)，將既有橋梁中車經(jīng)故時的震感予以去除。在進(jìn)行新橋中心里程主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計上，要求荷載能夠按照公路一級的設(shè)計要求，行車速度為80 km/h，采用地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參照，對舊橋的歷史地震記錄進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)項目沒有受到地震影響，洪水頻率設(shè)置為1/100，橋梁的標(biāo)準(zhǔn)斷面全寬為21 m，老橋?qū)挾葹?.8 m，新建橋?qū)挒?0 m，兩橋間距為0.12 m，整體橋長橋梁，相關(guān)數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)形式，為（6 m+10 m）×（15 m+8 m），兩片邊梁加六片，中梁懸臂0.23 m，底寬1.24 m，每片梁間流失一厘米的施工縫，橋面總寬10 m，預(yù)制空心板簡支梁采用BIM模型進(jìn)行展示。橋臺及基礎(chǔ)采用重力式墩臺，在橋面下鋪設(shè)14 cm厚的混凝土現(xiàn)澆層，上面鋪是防水層，再加鋪80 cm厚的細(xì)粒式瀝青混凝土路面鋪裝層，在設(shè)計階段進(jìn)行了三維BIM模型構(gòu)建。墩臺基礎(chǔ)圖紙和BIM模型如圖1所示。

圖1 墩臺基礎(chǔ)圖紙和BIM模型

2 橋梁項目設(shè)計階段的BIM技術(shù)應(yīng)用

（1）在設(shè)計階段經(jīng)過建模設(shè)置，突出模板、出施工圖、施工模擬等階段，進(jìn)行了BIM模型的建立過程，在進(jìn)行本項目橋梁設(shè)計階段的建模過程中，一要考慮到按照鋼筋級的永久結(jié)構(gòu)模型，以及高精度的模型建筑要求。二是要考慮在模型中包含相鄰舊橋模型和橋梁的前后公路段的連接進(jìn)行設(shè)計模型的建立。因此，在參考了大量參數(shù)化橋梁結(jié)構(gòu)、族庫的相關(guān)模板和視圖樣板之后，根據(jù)測繪參數(shù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地質(zhì)情況等，利用參數(shù)化的族庫，建立了新舊橋梁的BIM模型，包含承臺走道板標(biāo)準(zhǔn)量道路標(biāo)識等，借助開放接口，橋梁梁下部結(jié)構(gòu)的參數(shù)化鋼筋配置模塊，同時采用實體鋼筋快速配置的方法，對每一種不同類型的橋墩生成了鋼筋數(shù)量統(tǒng)計和鋼筋圖的生成[1]。新舊橋BIM模型如圖2所示。

（2）BIM模型在設(shè)計上要應(yīng)對突出檢查，保證合理性。在建模過程中，發(fā)現(xiàn)圖紙錯誤時，采用碰撞檢查和工程量統(tǒng)計的方式進(jìn)行了設(shè)計校核。正式施工前首先要勘察外材料清單，通過模板生成清單，并對比原始的二維設(shè)計圖紙，對工程量統(tǒng)計中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行沖突檢查。在設(shè)計中協(xié)調(diào)成本，追加模式，使用AUTOdeskvit的工作集合鏈接管理進(jìn)行問題檢測以及模型的整合，降低了施工出錯的可能性。在設(shè)置圖模板時，創(chuàng)建二維施工圖紙被替代為運用現(xiàn)階段的BIM技術(shù)的三維BIM模型[2]，保證出圖技術(shù)的關(guān)聯(lián)性，及出圖質(zhì)量和準(zhǔn)確性，提升BIM的應(yīng)用價值，自動生成圖紙。出圖模板采用施工模擬4D技術(shù)，對整個工程施工過程進(jìn)行模擬，生成三維建筑模型內(nèi)涵施工全體規(guī)劃，分析各個專業(yè)施工環(huán)節(jié)的合理性以及技術(shù)搭配的協(xié)調(diào)性，調(diào)整施工計劃，對施工預(yù)算等信息進(jìn)行掌控。

（3）由于橋梁的設(shè)計和施工是緊密相連的，大型構(gòu)件的吊裝需要在施工條件的設(shè)置上合理，按照施工方法的布局解決關(guān)鍵性問題。因此，考慮到施工的進(jìn)度和質(zhì)量的要求，在原有的舊橋和當(dāng)?shù)氐氖┕l件下，采取了多種不同的施工方法，進(jìn)行了模擬施工，最終確定的施工方法最為合理。例如，施工機(jī)械的組織通過BIAM模型直觀地展現(xiàn)了在建造過程中緊鄰新橋旁邊的舊橋產(chǎn)生的影響，用于提前解決現(xiàn)場問題。

（4）在運維階段開發(fā)BIM模型與后期橋梁運維階段的數(shù)據(jù)監(jiān)測，實現(xiàn)橋梁的安全數(shù)據(jù)監(jiān)測和無線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的，在BIM三維模型中予以量顯，或者采用短信發(fā)送的方式傳送給負(fù)責(zé)人，保證BIM三維建模發(fā)揮全生命周期管理作用，體現(xiàn)有價值的嘗試效果。

（5）進(jìn)行設(shè)計階段，應(yīng)用價值體現(xiàn)上還利用BIM技術(shù)實現(xiàn)了可視化方案交流，通過可視化技術(shù)建模并且生成了相應(yīng)的施工圖紙，方便進(jìn)行交底和施工模擬。通過施工四維將設(shè)計方案，將施工中可能遇到的問題以及施工方案的可行性進(jìn)行了展示。例如本橋一個難點就是新舊橋之間協(xié)調(diào)關(guān)系的問題，通過施工模擬將這一關(guān)鍵難題予以展示，現(xiàn)場進(jìn)行了BIM模型施工模擬的分析，最終根據(jù)新舊橋施工難點問題提出了優(yōu)化方案。

（6）在成本控制上，通過BIM模型中提供的供料計算數(shù)據(jù)，展示了預(yù)算校核結(jié)果，直接生成的項目成本通過計算機(jī)演示的方式，將更多的施工成本實現(xiàn)預(yù)測，包括預(yù)制廠批量生產(chǎn)、現(xiàn)場中需要的構(gòu)件數(shù)量，以及項目全生命周期管理中相應(yīng)的核心核算數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

橋梁項目在設(shè)計階段采用BIM技術(shù)的目標(biāo)是質(zhì)量的提升，為業(yè)主提供設(shè)計服務(wù)的同時，幫助施工人員盡快掌握工程項目的核心信息資源，為工程參與方提供高附加值的服務(wù)與咨詢，使得工程潛在價值向設(shè)計階段遷移。利用BIM技術(shù)在項目橋梁中進(jìn)行設(shè)計和施工模擬，使得項目的研究具有通用性，確保提高三維模型的重復(fù)利用率，也可以在一系列族庫的幫助下實現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用性。