基于BIM平臺的橋梁工程設計與應用

岑峰

（中國中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131）

1 引言

21 世紀初，由美國歐特克公司提出的BIM 技術問世。經過了近20a 的完善和發展，BIM 技術在多個領域都有較好的表現，其獨特的設計理念和可視化的3D 建模方式，給建筑行業的發展帶來了巨大的推動力。但是，相較于傳統的建筑或機械領域，BIM 技術在其他領域的運用還有一些局限性。本文簡述BIM 技術在公路橋梁建設領域的應用，并做出相關分析。

2 BIM技術在公路橋梁設計中的應用

公路橋梁有多種設計建設方案。根據不同的地形和施工環境，可以運用不同的施工方案進行合理的施工，而BIM 技術可以很好地在多種方案中進行科學的比對，選出最佳方案。因此，在公路橋梁建設方面，BIM 的作用不可忽視。

2.1 基于BIM技術的協同設計平臺搭建

運用BIM 技術建立施工環境的全模擬，建立可完全反映現實的虛擬3D 模型，需要用到多種當下最先進的測繪技術，如激光掃描技術、航測遙感技術。從事專業橋梁設計的工作人員可以通過BIM 技術對橋梁工程方案進行建模。使用自主研發的BIM 建模軟件，首先，通過對施工環境進行科學勘察，對模型進行初步框架設計；其次，再利用設計方案中的各項數據對此模型進行操作，最后，在多個協同平臺的共同努力下，將具有初步輪廓的BIM 模型與環境相融，得到了有著完整大環境的 3D 模型【1】。

模型建立后，需要橋梁設計建設行業的專業人士，通過模型對整體施工方案進行評估，通過多方面的認證來確認設計方案的切實可行，要保證在進行各個環節的設計校核時，各設計專業的數據保持同步，避免因信息不同步而帶來的校核錯誤。還要結合BIM 技術，在經過專業人員的認真校核之后，再進行下一步的操作。

2.2 BIM技術在橋梁方案比選中的應用

在公路橋梁的諸多方案當中，裝配式橋梁是整個橋梁系統中非常重要的一種，在橋梁方案設計到最終敲定需要耗費較大的精力。原有的橋梁建設方案往往會使用比例為1∶2000的地形圖和其他設計資料，盡管通過這樣的方法可以使得橋梁的方案設計工作順利開展，但實際上是有諸多問題的，比如：平面的地形圖和路線圖無法真實地反映方案的設計意圖，無法反映出工程中的諸多細節問題，表達混亂，給校核工作帶來了麻煩，而在使用了BIM 技術，并進行完整建模之后，僅需要根據模型進行施工既可。

2.3 BIM技術在鋼橋細節設計中的應用

在對較復雜的地形進行公路橋梁建設方案設計時，BIM的優勢就體現出來了。BIM 模型相較傳統平面施工圖紙能更清晰地反映實際情況，且在相對復雜的環境如峽谷、河流和某些非常重要的橋梁路段進行施工時，傳統的裝配式橋梁已經難以滿足需求，需要進行更加復雜的橋梁建設。BIM 技術模型可將復雜的橋梁結構中的重要節點呈現出來，保障設計方案的科學合理。同時在細節設計上，通過BIM 技術的自身功能，在建模完善后，可以直接在模型中設計，提升細部設計質量。

2.4 BIM技術在懸索橋節點設計中的應用

傳統的平面設計圖紙和BIM 3D 模型相比較，有諸多的不足之處。在進行大型索橋的建設時，平面圖紙是很難將橋梁建設中關鍵且復雜的設計節點清晰呈現出來的，尤其是主梁節點錨栓、索鞍等特殊的情況。而BIM 均可清晰展現。

2.5 BIM技術在鋼箱梁細節設計中的應用

隨著我國交通的不斷發展，交通網絡的不斷完善，出現了更多的跨線橋梁設計。為保障施工質量，也為了使被跨越公路不受影響，專業的公路橋梁方案設計人員越來越青睞于鋼箱梁頂推方案。鋼箱梁總共分為6 部分，由工廠進行分開澆筑，而后在施工現場進行焊接處理。由于其內部的受力情況較復雜，是對施工精細程度的一次挑戰，而以往的平面圖紙僅能以普通的截面分析來對鋼箱梁的結構進行初步反映，這不僅是給工程建設團隊增加了難度，還給鋼箱梁的制造帶來了影響，這是傳統平面圖紙的一大弊病【2】。

2.6 BIM技術在橋梁可視化技術交底中的應用

在進行技術交底時，BIM 技術的作用再一次得到了體現。在過去，方案設計人員同工程建設者進行技術交底時，僅是通過語言或圖紙對一個想象中的橋梁進行描述，一旦描述語言或理解方面有了偏差，則難免會給工程的順利實施帶來困難，這也是行業內普遍出現的問題。但是，在進行技術交底溝通時，合理地運用BIM 技術，可以對施工過程中的關鍵環節或其他施工復雜點進行模擬，使干燥的語言變為生動的模型體現，更加直觀和易于了解，并在施工過程中把需要注意的地方做出標識，整個施工過程一目了然。除此以外，還可以通過BIM技術建立相應的信息庫，將施工關鍵點和關鍵的施工方法都詳細錄入，作為日后進行公路橋梁方案設計時的對比庫。

3 BIM技術在公路橋梁設計應用中存在的難點

1）BIM 自主研發的軟件尚未正式投入使用，目前，國內大多數建筑方案設計所使用的BIM 軟件還是國外研發的。軟件研發的諸多標準與國內行業規范不匹配。BIM 技術的應用是新建設技術的一次革新，對BIM 的本土化工作已刻不容緩。

2）對計算機的硬件配置要求較高。在建模的過程當中，軟件需要收集大量的信息，這些信息包含了施工環境的地質地貌，周邊村莊或城市的人文數據等，導致了建模數據量極其繁雜，這就對硬件設備提出了更高的要求【3】。

3）在BIM 應用方面，國內行業還沒有較為規范的軟件使用規范。在BIM 技術的應用方面尚處于摸索期，并且對軟件的開發利用不夠，對軟件的熟悉程度不夠，行業內缺乏起主導作用的行為規范準則。在方案設計時，BIM 工程中，需要對工程本身的全過程都有所了解。方案設計人員要對工程設計中的各種BIM 技術進行應用。

4）由于BIM 技術在行業內仍屬于新型技術，而且在進行BIM 建模的過程都了如指掌，還要熟悉BIM 軟件的應用，這就需要從業人員具有較高的職業素養和專業技能。

4 結語

近年來，BIM 技術在公路橋梁建設行業已經有了初步的應用。其不可忽視的作用在方案設計階段的各個環節都有所體現：工程細節演示、工程難點標識、改變技術交底方式等方面，都體現了BIM 技術相較于傳統平面圖紙的巨大優勢。BIM技術已經被越來越多的行業內人士所認可和接受，并逐漸投入使用。而在大量的使用過后，必然會形成行業內對BIM 技術應用的初步規范標準，使BIM 技術的應用在國內公路橋梁建設行業得到更好的發展，而BIM 技術建模將會成為我國建筑行業中不容忽視的重要技術環節。