BIM 技術在路橋設計中的應用研究

龍芳平

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010）

傳統模式下路橋設計工作更多憑借技術人員的工作經驗和第三方軟件，信息收集不全面，影響了工程量的計算，降低了路橋設計質量，為路橋項目后續施工埋下了安全隱患。BIM 技術的廣泛應用解決了傳統技術的缺陷，為路橋設計提供了全新的方案，能夠充分發揮BIM 技術優勢和作用，將路橋設計方案更加清晰、立體地展示出來，將各個環節和關鍵性信息匯集到系統化的環境當中，實現設計和施工的一體化管理目標。

1 BIM 技術的基本概念和特點

1.1 BIM 技術概念

BIM 技術概念最早源于20 世紀70 年代，逐漸在建筑領域中發揮著重要作用，BIM 又被稱為建筑信息管理，能夠對建筑工程各項基礎信息進行收集與分析，在信息基礎上構建完善的建筑模型，實現建筑物的仿真和模擬，實現了虛擬技術與現實建筑的完美融合。從技術本質上分析，BIM 技術主要是利用電子模型對建筑信息綜合轉換的具體過程，各個施工環節和隱蔽性工程信息能夠精準地轉換成數字進行充分的表達，并在信息技術的推動下，實現了BIM 技術從平面向立體空間的轉變，由此BIM 技術在建筑領域所發揮的作用也越發明顯[1]。

1.2 BIM 技術優點分析

1.綜合性。BIM 技術能夠對建筑立項、設計、施工以及后期維修管理等多個環節的信息進行全面的收集與分析，使之逐漸形成全面、完善的數字化建造模型。

2.協同性。BIM 技術能夠在建筑項目各個參與者和部門之間實現數據信息的及時傳遞和交流，加強參與方協作力量，進一步提升項目設計完善性，保障施工質量。

3.可視化。BIM 技術在路橋設計工作中能夠借助數字化技術將全面的數據信息整合形成可視化、立體化的建筑模型，幫助項目管理人員更好地掌握項目設計重點內容和結構分析，并及時發現設計缺陷和不足并予以糾正。

4.精確性。BIM 技術能夠根據參數信息實時計算路橋工程施工中突發的問題和變化，及時為施工人員進行正確的指導。

2 BIM 技術在市政路橋設計中的應用優勢

2.1 實現了虛擬建筑中的設計

BIM 技術的出現和應用極大地解決了平面設計的缺陷和不足，實現了路橋建筑項目的虛擬設計。BIM 技術應用軟件中包含了兩方面內容：一是模型軟件，能夠根據設計人員意圖以及勘察數據信息構建虛擬化的路橋項目設計，通過立體化模型進行展示，并對各個分項內容進行細致觀察，全方位、多角度地對路橋建筑模型旋轉效果以及空間結構等進行檢查，并一一細化和調整。二是分析軟件，將路橋設計軟件與實際信息進行對比分析，能夠對虛擬軟件內容進行不斷的優化和調整，優化速度加快可以實現一鍵操作，極大地提升了路橋項目設計模型的完善性和合理性[2]。

2.2 能夠自動生成和修改圖紙內容信息

基于BIM 技術常見完善的路橋設計模型后，設計人員可以發揮軟件優勢自動生成相關的設計圖紙、文檔信息以及表格等，并根據具體要求合理選擇平面或立體類型視圖。自動生成的文檔中涵蓋了路橋項目施工的基礎信息，例如材料、建設面積以及主要成本等，為選擇路橋設計方案以及為后續各個環節的施工管理提供了全面的數據信息參考，對提升路橋項目施工質量和使用安全性發揮了重要的作用。另外，由于路橋項目設計圖紙等內容是軟件自動生成的，因此一旦在BIM 軟件中修改，各項數據信息以及設計圖紙等內容也會及時更新，實現了信息的查漏補缺，避免了人工修改的繁瑣，極大地提升了路橋設計效率。

2.3 提升路橋設計評估效率

BIM 軟件中涵蓋的分析功能能夠對導入的各項路橋圖形信息進行快速、細致地分析與處理，并從面積、施工以及性能等多個角度對路橋設計進行全方位的分析與評估，確保路橋項目設計具有較強的安全性和可行性，減少在路橋設計性能方面耗費的資源，最大限度地保障路橋設計質量。傳統模式下路橋設計評價主要以人工經驗為主，往往會受到各項因素的影響和制約，導致評價結果缺少客觀性和準確性。BIM 技術的應用能夠彌補和優化傳統評價方式的缺陷和不足，充分發揮計算機技術的優勢和作用，精準地對路橋設計內容進行多角度評估與分析，確保路橋項目中各個參與方能夠及時了解路橋設計的不足。也就是說，BIM 技術的應用實現了路橋設計評估向智能化和自動化方向的轉變[3]。

2.4 實現專業的協同工作

隨著信息技術的不斷發展，路橋施工水平不斷進步，在交通運輸網絡越發復雜的基礎上，人們對路橋項目建設質量和水平的要求也越發嚴格，路橋施工難度與日俱增，各個專業的協同施工已經成為必然趨勢。在此背景下，需要實現專業的協同工作，加強各個專業之間的交流和融會。通常情況下，路橋項目涵蓋了多項內容，涉及建筑學、結構學以及給排水技術等，而BIM 技術的出現和應用能夠打破專業之間的禁錮，實現專業協同發展。除此之外，BIM 技術還能夠實現跨區域交流，突破時間和地域的限制，解決不同設計人員之間的矛盾，保障路橋設計質量[4]。

3 路橋設計現狀分析

3.1 路橋設計方案落后

路橋設計涵蓋了多項內容，在傳統設計過程中，部分設計人員將更多的注意力放在橋梁結構壓力強力計算方面，從而忽視了路橋結構體系以及原材料的安全性和耐久性方面。除此之外，部分設計人員并未結合實際情況沿用傳統的設計方案，缺少創新性意識，影響了路橋設計水平的提升。設計理念落后便會影響路橋設計方案的完善性，為路橋項目使用埋下安全隱患。

3.2 橋梁設計缺乏綜合性的考量

路橋設計細節把控不嚴謹也會影響路橋整體設計的合理性和完善性。在路橋設計過程中，若是僅僅考慮橋梁結構強度和承載力并將其作為衡量橋梁項目是否完善的主要標準，是極不合理的。路橋項目自投入使用后會受到自然環境、車輛承載力以及自然災害等多種因素的影響和干擾。因此，在路橋設計過程中，設計人員應當事先考慮可能對路橋項目產生影響的各項因素，并從多角度考慮耐久性以及安全性的結構強度特征，降低各項因素對橋梁項目整體質量的影響，減少橋梁結構問題的出現概率，保障路橋設計的合理性。

3.3 施工技術因素

傳統路橋設計主要采用的CAD 技術以平面設計為主，在平面元素上適當加入建筑專業符號進行表述，對于路橋設計細節部分，則需要對單獨進行繪制并配以文字和數據信息進行闡述，對于復雜且龐大的建筑項目而言，不僅會增加設計難度和工作量，而且CAD技術表現力不足，無法準確地展示設計人員的真實意圖。另外，CAD 模式中各專業協同問題難以解決，在設計過程中缺少足夠的交流和信息分享，一旦出現專業沖突或專業交叉問題勢必要對路橋設計圖紙進行反復修改和復制，浪費了大量的時間精力，矛盾不斷增多。

4 BIM 技術在路橋設計中的應用研究

在路橋設計工作中可以加強BIM 技術的應用，充分發揮BIM 技術的綜合性、可視化和協同性優勢，加強資源的利用效率，實現各個專業的協同發展，保障路橋設計方案的完善性和準確性，為后續路橋項目施工提供正確的指導。

4.1 設計模型并計算工程量

首先，設計人員在創建路橋新項目的過程中，要在平面軸網中合理地根據實際情況設置不同標段和標高，實現結構族的創建，隨后設計人員應當嚴格遵守設計流程依次以樁基礎、墩帽等結構作為基礎創建項目內容；其次，設計人員應當根據路橋設計圖紙取一個原始點，并逐漸加入下弦桿以及橋面板等構件內容向外蔓延和輻射；最后完成橋面繪制圖紙。綜合上述所有內容進行完善的組合和設計便能夠在BIM 軟件中實現路橋設計圖紙的立體化模型。路橋設計模型具有立體化、可視化特點，能夠清晰地展示路橋建筑項目施工流程以及各個專業之間的交叉協作，對提升施工前技術交底效率和發現路橋設計缺陷，提升路橋設計完善性，保障路橋項目施工質量具有十分重要的作用[5]。

除此之外，在傳統工作模式中主要采用CAD 或者是造價軟件對路橋項目工程量進行計算，需要耗費大量的人力、物力、財力，且計算數據也缺少全面性和準確性。而利用BIM 技術構建的路橋建筑虛擬模型能夠對各個構件相關數據信息進行調閱和計算，并將統計后的工程量以表格的方式清晰地呈現出來，即使需要對某部分路橋模型構件進行修改，BIM 系統也能夠及時進行修改并自動生產表格，保障工程量計算的準確性和合理性。

4.2 對市政路橋建筑場地進行分析

路橋設計工作需要以現實施工場地為基礎進行調研和分析，因此設計的最終目的是將虛擬的設計圖紙打造成為實物，解決人們的工作生活需求。因此，路橋項目場地分析也是BIM 技術應用的重要內容之一。在此環節中，為了保障場地分析數據的準確性，設計人員需要將BIM 技術與GIS 地理信息系統進行充分的融合，并立足施工場地與空間數據進行建模，確保路橋建筑項目在規劃環節中能夠對項目施工場地的地理特點以及使用條件等進行全方位、多角度的分析與評估，最大限度地保障施工場地規劃布局的合理性，滿足路橋設計方案需求，為后續路橋項目施工奠定堅實的基礎。

4.3 對市政路橋建筑的規劃進行設計

路橋設計工作中如何有效地解讀龐大復雜的空間標準和法規成為設計人員主要面臨的困境。通過BIM技術，設計人員能夠在前期規劃環節對路橋項目幾何空間進行詳細的思考和設計，并根據項目實際情況對設計內容進行適當的調整，在保障設計質量的基礎上縮短設計所用的時間，提升設計效率和價值，確保路橋項目建設獲得預計的經濟效益。

4.4 對市政路橋建筑的方案進行論證

在路橋設計方案正式開工之前，施工單位應當組織設計人員和參與方對設計方案內容是否具有可行性和經濟效益進行充分的論證思考，保障路橋項目得以在規定的時間內保質保量地完成，實現預期經濟效益。BIM 技術在路橋設計工作中的廣泛應用能夠加快路橋設計空間評估工作質量和效率，并及時向建筑單位以及各個參與方及時反映相關信息。通過BIM 工作平臺能夠加強各個參與方之間的交流與聯系，并對設計方案內容的各個部分進行論證，及早達成共識，有效縮短信息交流時間和精力，并保障路橋設計方案具有較強的可行性，杜絕安全隱患問題，提升資源利用效率。

4.5 實現三維的可視化設計

傳統模式下路橋設計圖紙展示方式主要以平面圖形為主，不僅增加了設計人員信息資料收集難度和繪制圖紙所消耗的時間，同時也增加了施工單位理解難度，無法幫助各個參與方及時了解路橋項目整體情況和施工進度，無法精準地發現路橋設計方案中潛藏的安全隱患問題，路橋設計調整和優化工作也無從下手，一旦出現問題，便會為路橋項目埋下安全隱患。將BIM技術有效應用于路橋設計工作當中，能夠以立體化、可視化的方式展示路橋設計最終呈現效果，幫助各個參與方清晰地觀察各個項目構件的結構以及參數信息，及時發現安全隱患問題并予以修改和完善。

4.6 實現協同設計

協同工作是建筑行業主要的施工管理問題，傳統路橋設計工作中，協同工作僅僅局限于設計環節，各個參與方在后續階段缺少足夠的信息交流，極易出現矛盾和糾紛問題。因此，將BIM 技術有效應用于路橋設計工作中，能夠將協同設計貫穿于路橋項目的全過程，確保建筑規劃、項目設計、施工管理以及運營管理等多項內容和資源充分融入路橋項目整體生命周期當中，確保信息突破時間和地域的限制實現實時交流和分享，為路橋項目后續施工予以正確的指導。

5 結語

路橋設計是否完善、準確對路橋項目施工質量以及交通運輸網絡的安全性具有至關重要的意義。因此，施工單位應當充分認識到BIM 技術的優勢和作用以及目前路橋設計工作中存在的缺陷和不足，站在總體規劃角度，從多個方面著手提出有效的應用措施，明確BIM 技術的主要應用領域，不斷提升路橋項目施工質量。隨著BIM 技術綜合性和智能性程度的不斷提升，BIM 技術功能和應用領域也會逐漸完善，因此相關研究人員應當加強BIM 技術的進一步研究和分析，擴展BIM 技術的功能，為路橋設計和建筑領域提供更多的幫助。