BIM在橋梁工程施工設計過程中的應用與研究

董博 蔡永明

中交一公局集團 北京 100024

橋梁建設是我國道路交通建設的重要組成部分，其解決了跨水或越谷的交通難題，為運輸和人行提供了很大的便利。設計者在進行橋梁設計時要保障橋梁符合標準，還要最大程度上保障橋梁建設的質量。應用BIM技術可以更好地達到上述目的。在進行橋梁建設時，第一步實際工作是橋梁設計，第二步是橋梁施工，過程中，要注重橋梁工程設計與施工的優化問題。本文主要是在BIM技術應用于橋梁工程的設計與施工的基礎上進行相關研究，目標是更好地促進中國橋梁建筑領域的發展，推動我國現代化建設。

1 BIM技術

BIM是建筑信息模型的英文縮寫，主要是通過三維數字等一些先進的技術建立數字化模型，并進行工程各節點的三維動態設計以及仿真化分析，以此實現模塊化、系統化和可視化的精細設計。這種方式能夠實現對道路橋梁工程的優化設計，在其施工和其它環節之中通過新型的設計理念，推動市政道路橋梁工程設計向著信息化方向發展。運用BIM軟件構建起道路橋梁模型，能夠直接模擬出整體工程的三維環境，設計師可以直接依照直觀的工程模型，實現內外部的統一化設計，達到直接展示直觀效果的目的。BIM通過優化模型，實現橋梁建設的虛擬性，一旦需要某一處的細節就會直接從模型之中進行提取，最終以三維立體圖形的方式將設計模型展現出來，最大程度上保證了設計的合理性。這樣一來在設計階段就能夠提前感受到最終建設完成之后的效果，并及時發現其中存在的問題，做出相應的改正措施[1]。

2 BIM技術在橋梁設計階段的應用

2.1 總體框架設計

基于BIM技術的橋梁健康信息監測系包含了BIM橋梁數據信息模型及橋梁健康信息監測、數據采集、處理兩部分內容。其中，BIM橋梁數據信息模型為橋梁的建設與健康信息的監測提供了基礎數據，則數據采集、處理利用各種傳感器實現了對運行中的橋梁實時監測。基于BIM的橋梁健康信息監測系統的基本框架。其中，橋梁健康信息采集包含了傳感器系統，數據采集、傳輸以及數據處理和控制系統。傳感器系統根據系統監測與信息評估的要求，需盡可能準確與全面地獲取橋梁結構的環境荷載、局部及整體特征等各種信息。根據監測物理量的不同，傳感器主要包含了應變力傳感器、加速度傳感器、風速傳感器、高清攝像頭等多種智能傳感器。橋梁健康評估系統通過對各類橋梁信息進行相應地處理，同時結合BIM模型強大的可視化與分析計算功能，完成對橋梁健康狀況的綜合評估，包括損傷識別、狀態評估以及疲勞分析等信息，并給出相應地預警信息。同時，根據實際工作的需求生成橋梁養護規劃。橋梁健康評估系統的基本功能。橋梁數據模型信息系統，是以BIM構建的橋梁全生態模型信息系統。在橋梁規劃設計階段，利用BIM構件能夠以三維模型的形式體現復雜的工程設計，同時對設計中的各類仿真計算進行專業分析；在工程施工階段，利用BIM模型可全程監控當前施工進度，并對施工過程中出現的問題進行隨時優化，大幅提高了工程效率；在運行維護階段，利用BIM模型中的工程數據信息、檢測信息以及設備和傳感器信息，為橋梁健康狀況的全方位評估提供基本的數據資料。

2.2 BIM與技術以及施工設計

技術設計大都是指初步設計的延伸，即指對選取出來較為合理的方案展開精細化的加工，能夠更好地應用于較為繁瑣的橋梁工程中。這一步主要是對橋梁的結構展開更為嚴密的探索，并根據探索結果來進行施工圖紙的設計。在這一個環節中，每一項步驟都十分繁瑣。應用BIM技術之后，能夠更好的展開此項工作，BIM技術也為該項工作帶來了有效的簡化方式。BIM軟件能夠對設計進行全面的檢查，有沖突的部位會進行檢測生成分析報告，這樣工作人員就能夠按照報告來展開修改工作，之后進行建模和檢測工作，最后完美處理項目中的問題。方案的確認主要是在不斷的修改之中進行的，BIM技術的出現，把這一項步驟進行了簡化，方便了施工設計工作。這樣不僅有利于促使橋梁工程項目在施工過程中的整體質量能夠得到有效提升，而且還可以實現對項目成本的有效控制。除此之外，通過BIM技術在其中的合理利用，還可以實現對施工整個環節的模擬處理，尤其是對于一些大型的機械設備而言，可以對這些設備的行進路徑進行合理的選擇和利用。這樣不僅可以盡可能避免機具相互之間會出現嚴重的碰撞關系，而且還會保證施工方案在制定和落實中的合理性和有效性[2]。

2.3 鋼箱梁細節設計

現階段橋梁工程之中出現了很多跨線橋設計，為了可以將跨越結構施工給交通運行帶來的影響降到最低，鋼箱梁頂推方案開始被廣泛應用。鋼箱梁通常都是由地板、頂板、橫隔板、腹板等材料在工廠節段制造之后通過現場焊接安裝完成，其內部的構造相對比較復雜，橫縱交錯，同時還給加工精細化提出了一些要求。傳統二維圖紙下一般都是通過節段劃分和幾個相對比較典型的橫斷面圖去制定鋼箱梁上部結構的組成情況以及具體的加工措施。當鋼結構加工方在得到設計圖紙之后往往都需要對圖紙實施深化設計，并對其中設計意圖不夠明顯的地方需要及時不斷地和設計方進行溝通，這就在無形當中給工期造成了影響。BIM技術的引入就很好地解決了這個問題，三維結構設計資料可以很便捷的輸出不同位置和角度的二維剖面，迅速生成相關構造圖紙，大大提高了鋼結構生產效率[3]。

3 結語

該技術在橋梁工程中的合理利用，不僅可以從中取得良好的應用效果，而且還可以滿足設計階段、施工階段等各個環節對該技術的個性化要求。由此可以看出，BIM技術對橋梁工程建設而言，具有不可替代的影響和作用，可以起到良好的推動作用。