BIM技術在橋梁設計中的應用與實踐

馬原馳

摘 要：為了更好地促進城市發展，進一步提升路橋工程的施工質量與運營質量，基于城市區域規劃設計及未來發展狀態，結合當地交通實際情況，制定一份技術先進、安全可靠、使用耐久、經濟合理的橋梁設計方案是非常有必要的。但是，傳統橋梁設計方案并不具備視覺直觀性與三維化特點，無法讓建設單位、施工單位看到三維立體的橋梁設計方案及施工完成之后的狀態，無法進一步提升設計單位、建設單位、施工單位對橋梁的了解與認知，并且會影響橋梁的實際建設效果。為改善這一情況，積極應用各種新型技術是非常有必要的。BIM技術近年來在建筑設計等多個領域廣泛應用，可促使建設設計逐步轉變為三維設計，可有效提升設計效率和設計質量。本文主要闡述BIM技術在橋梁設計中的相關應用與實踐。

關鍵詞：橋梁設計;施工質量;設計質量;BIM技術

現今，BIM技術發展成熟，且在多個領域中均得到了推廣和有效應用。有研究指出，BIM技術可有效輔助路橋工程項目的設計工作，可在施工圖設計階段，充當輔助設計工具，充分展示BIM技術的優點。一些建設工程項目的規模非常大，建設結構也極為復雜，為了推動建設工程項目的順利完成，必須結合工程項目的實際需求，制定相應的工作計劃，并嚴格按照計劃開展作業。在這一過程中充分應用BIM技術，可輔助相關人員一一實現這些目標，可輔助工作人員準確、高效地完成相關工作，實現定量分析、定性分析等工作，提升建筑生產的實際效率，節省建設資料，提升工程項目建設的整體水平。

1 BIM技術在橋梁設計中的應用可行性

隨著我國城市化步伐的不斷加速，橋梁工程項目逐步增多，其規模也不斷擴大。在這一情況下，橋梁外觀設計、橋梁結構設計逐步朝多元化方向發展，多種新型設計理念融入橋梁設計中，導致設計人員面臨極大的挑戰，不僅要設計出安全、高效、適用的橋梁方案，還需提升橋梁的美觀度。但是，橋梁工程給設計人員留下的設計時間并不多，設計人員短時間內無法完成高質量、大規模的橋梁設計工作。在實際設計過程中，橋梁設計必須考慮多種影響因素，如結構受力分析、橋梁構件的施工方案、橋梁施工質量控制等等，運用合理有效控制方案，從而保障設計方案的可行性與經濟性。而BIM技術在建筑領域中的應用，充分展現了BIM的各方面優勢。因此，BIM技術已被有關設計人員運用在橋梁設計工作。

在橋梁設計中應用BIM技術，可提供橋梁全壽命的可視化信息模型，可為橋梁全壽命分析、計算提供相應的設計基礎，為各種信息溝通提供相應的載體，從而提升橋梁設計的實際效率。再者，利用BIM技術可制作橋梁BIM模型，設計人員可利用BIM模型明確設計的合理性與不合理性，可及時糾正設計中的不合理現象，并進行相應檢驗工作。BIM模型還可直觀評價橋梁設計構造，可輔助設計人員優化橋梁設計方案，可輔助設計人員進行檢錯查重工作，可進一步提升橋梁設計方案的應用價值。最后，利用BIM模型還可進行材料統算以及對結構安全分析提供幫助，可為施工方案的制定提供有效方法，具有顯著的應用價值。所以，在橋梁設計中應用BIM技術，是可行且必要的，再者，有研究學者指出，在橋梁設計中應用BIM技術，能有效解決橋梁設計中存在的各類問題，橋梁設計的成本也可以得到合理控制，在確保工程質量的前提下，降低橋梁工程建設成本，實現提升橋梁工程經濟效益的目的。

2 BIM技術在橋梁設計中的應用與實踐

2.1 可行階段

在橋梁設計的可行階段（即方案設計階段）需明確橋梁設計目標，確定橋梁建設方案，明確橋梁設計整體構想，譬如橋梁立面、橋梁平面以及橋梁斷面等等。橋梁可行階段設計中囊括多種方案的分析，需要較長時間才能順利完成設計工作，設計期間還需將橋梁設計方案精髓準確、無誤地傳達給業主，獲得業主的認可。在這一階段應用BIM技術，可充分發揮技術的三維立體化、可視化優點，可充分展示不同橋型設計方案的三維模型，充分展現設計人員的設計理念與構思，并且可順利將設計方案轉變為立面圖形、斷面圖形以及平面圖形。再者，BIM模型可充分實現對所有橋梁構件的準確化、精細化建模，不僅可以以三維形式展現到業主面前，還可呈現設計方案中的每一個細節，并且可輔助設計人員統計工程數量，節約橋梁設計時間。

2.2 施工圖階段

橋梁施工圖階段其實就是明確初始設計方案，并從多個角度分析，全面完善橋梁設計方案的階段。在這一過程中，必須充分明確橋梁的設計要求、設計功能、施工方法、運營要求等等，才能為橋梁建設以及后期的維護管理提供相應的設計圖紙進行參考，避免相關建設人員出現差錯等現象。從實際應用期間， BIM技術應用于施工圖主要表現在如下幾點。（1）設計優化，橋梁施工圖設計期間不僅需要詳細勾畫橋梁承載力構件的截面構造、尺寸、連接等內容，還需明確附屬結構的連接方法、實際位置、局部構造等等設計內容，這就是橋梁設計中存在的構件放樣問題。再者，橋梁結構中的車行系統大概率會存在管道，因此有必要明確橋梁空間和管道位置，以避免構件出現重疊以及重合，從而能夠降低橋梁施工作業的實際難度。因為施工圖設計囊括大量構件，一旦出現誤差，需要進行修改，修改量過大，則容易發生設計問題。如果在設計中運用BIM技術建立模型，可直接在模型中進行相應修改，對應橋梁平面、斷面以及里面等圖紙也要進行相應修改，工程量也因此變動，設計效率顯著提升。（2）施工方案擬定和優化，BIM模型可為橋梁設計提供全三維樣式的橋梁信息模型，可促使橋梁結構狀態和施工方法直接對應，不同施工方法形成的橋梁狀態都可得到展示，對施工方案的制定起到輔助作用。結合BIM模型，可以對橋梁施工過程進行精確模擬和可視化顯示。若能將施工過程直接傳達到有限元模型中，實施結構安全分析，還可清晰簡單的展現不同施工方法下的橋梁狀態、橋梁質量，明確橋梁狀態的實際差異以及施工復雜性，并為施工方案的擬定奠定基礎，實現優化現有施工方案，提升橋梁施工的實際效率和質量。

2.3 施工管理階段

橋梁BIM技術可提供橋梁全壽命決策基礎模型，所以在設計階段便能提供所有施工階段、運動階段信息，優化現有的施工管理基礎工作。首先，橋梁BIM技術可為施工單位提供相應的施工組織方法，利用BIM技術動態展現各種橋梁信心，通過BIM建模模擬，準確劃分不同工種的作業區間，繼而制定最科學合理的人、機、料分配方案，優化現有施工組織過程以及施工資源的分配工作，從而實現作業效率的提升。再者，橋梁BIM技術還可提供相應的施工成本、施工進度以及施工質量等多種管理方法，可利用BIM模型精準計算橋梁施工中涉及到的所有施工原材料、機械設備、工人工資、施工管理費用等。最后，橋梁BIM模型還可輔助管理人員確定施工工期，以及施工管理、橋梁維護等都中方法，并且可輔助相關人員明確橋梁的維護周期，每一次維護重點，全方面覆蓋橋梁管理維護工作。

3 結語

在橋梁設計工作中充分應用BIM技術，可進行橋梁BIM建模，可利用橋梁BIM模型展現設計人員的實際設計理念，方便設計人員隨時修改設計內容，還可輔助業主明確橋梁設計形態、流程，明確橋梁施工費用與后期維護重點。

參考文獻：

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[2]陳元曦.BIM技術在橋梁工程中應用研究[J].綠色科技，2020（16）：208-209.