BIM應用于市政橋梁設計的實踐分析

何欣宇 安徽省城建設計研究總院股份有限公司

一、市政橋梁設計中使用BIM技術的可行性分析

橋梁工程設計中，設計人員和施工人員應按施工圖紙和施工規范進行設計和施工。通常情況下，橋梁設計將采用CAD繪圖技術。CAD繪圖完成后，需要將已完成的繪圖轉換為三維繪圖，從而達到橋梁設計的目的。然而，這些過程復雜瑣碎，也會給橋梁施工的效率帶來一定的影響。另外，CAD圖紙轉換為三維圖紙時仍會存在一些問題和不足，但產生差異的原因是不同的，如圖紙錯誤、轉換錯誤等。所以在人們工作或使用CAD技術繪制圖紙時會出現一些問題。此外，三維圖中仍存在一些不可修改的元素，因此已建立的三維圖只能作為參考，在實際施工中不能發揮任何作用。市政橋梁建設仍會出現一些建設性的問題，甚至導致建設難度增加或停滯不前。

二、傳統橋梁設計方式存在的問題分析

（一）缺乏安全性設計

在橋梁工程設計中，既要保證整體美觀，又要考慮橋梁的安全性。目前我國市政橋梁的安全設計還比較低。設計師通過現有的設計規范和工程案例，根據經驗設計橋梁結構。由于不同的橋梁工程所處的環境不同，如果只按照設計圖紙和規范，不考慮實際因素，橋梁設計效果會受到影響。

（二）缺乏后期設計

橋梁工程分布在復雜的交通區域，對設計和施工要求較高。目前，橋梁工程必須遵循傳統的先設計后施工的方法。但是在實際施工過程中，具體的施工條件沒有結合起來，容易增加后續施工的難度。這不僅會影響施工進度，還會使工程資源的和資金消耗增加。

（三）設計圖紙不準確

在橋梁工程設計過程中，橋臺的尺寸和高度、錨固塊的位置和尺寸以及橋臺施工所需的混凝土都需要通過CAD圖紙進行人工設計。橋梁工程結構復雜，不同模型包含多種構件，整體計算量大，耗費人力、物力，且容易出錯。不準確的工程設計數據也會影響工程結構和安全。

三、BIM技術在市政橋梁工程設計階段的應用

（一）構建模型并進行精確計算

在橋梁設計階段采用BIM技術可以真正把設計工作落實到位，使工程進度和質量控制工作順利進行。在過去的傳統設計方法中，不同專業的設計師之間很少交流，他們都采用分散化的模式來開展工作。這種現象會影響各專業之間的工作協調，如果有些問題處理不好，很容易引發矛盾。此外，如果設計中的一些細節處理不當，這些問題會使設計在施工時面臨變更的可能性，從而增加成本。但在BIM的技術支持下，提倡協同工作，設計師在一個平臺上共享和交換信息，改善了傳統模式，提高了工作效率，在沖突發生前解決了很多問題。從長遠來看，這也是幫助節省項目成本的方法之一。BIM技術不僅實現了橋梁建筑模型的快速構建，還可以計算橋梁工程的局部模型和整體模型。建模結果可用于局部計算，并可提取圖形數據等信息，使整體計算更加準確高效。在整體計算中，將簡化橋梁結構，增加橋梁的互聯互通性，提高數據信息的傳輸效率，減少計算時間，很大程度上提升工作效率。

（二）擬定并優化施工方案

BIM技術的可視化設計可以詳細構建橋梁工程相應的信息模型，并在此基礎上制定橋梁工程施工方案，然后借助BIM技術展示整個過程，通過模擬運營分析整個結構的安全性和適用性。通過對三維模型的操作，增強了施工模擬的直觀性和動態性，并以直觀的形式呈現整體施工進度。可以在模擬中表達各種構造方案，并且可以通過表達式來區分各種方案之間的差異。同時BIM的模型數據可以導出到智能設備中，使設計人員和施工人員可以通過遠程查看直接進行溝通，合理選擇和修改施工方案，加強資源配置的協調，做好成本控制，優化施工方案，提升橋梁施工效率，使整體施工質量得到提升。

（三）對出圖模板進行設置并且創建施工圖

橋梁設計圖設計完成后，必須將施工圖交付建設單位。如果是傳統的2D技術，很難在很多重疊的位置充分顯示，但是BIM技術可以準確顯示橋梁的所有幾何特征，避免2D設計圖紙上的表達障礙，更準確地表達橋梁施工中更復雜的內容，設置圖紙模板的每個細節，從而實現施工圖的有效輸出。

（四）統計量

在以往的橋梁設計中，工程量是通過人工計算機輔助設計來計算的，或者使用造價軟件。但是這兩種方法都會消耗大量的人力物力，而且經常出錯。但在橋梁設計中，采用BIM技術構建橋梁模型，在此基礎上可以同時讀取與各個構件相關的數據信息。統計后，工程量會以表格的形式顯示出來。如果設計中有一些模型需要調整，BIM系統會根據相關的數量和定額自動處理相關的數據，同時這部分各種材料的數據會以表格的形式表示出來，這樣就可以準確的計算出成本預算。

（五）優化設計管理

在橋梁工程的設計階段，BIM技術可以應用到橋梁設計的每個細節部分，同時可以顯示施工中涉及的所有信息。通過對模型的模擬，可以合理劃分橋梁施工涉及的不同專業、不同工種，并根據設計內容合理分配整個施工，最大限度地實現資源的優化配置，有效控制和管理橋梁工程的信息和成本，從而實現整體設計的優化。在日常工作中，還可以利用BIM技術的協同工作平臺，與參與的承包商和管理部門共享實時橋梁運營信息，及時獲取信息，快速做出相應的決策，對整個項目的效率和質量都有所提升。

綜上所述，橋梁工程在城市現代化中發揮著重要作用，橋梁工程設計可以促進城市發展，緩解交通壓力。BIM技術在橋梁工程設計中的應用不僅可以提高設計效率，還可以維護結構安全，降低施工安全風險和成本。傳統橋梁設計方法仍存在諸多問題，有必要在實際應用中進行優化和改進，全面推進BIM技術在橋梁工程設計中的應用，從而有效提高市政橋梁工程的設計質量，促進我國城市化的可持續發展。