BIM技術在橋梁設計階段的應用分析

傅輔林

(湖南省交通規劃勘察設計院有限公司, 湖南 長沙 410008)

0 引言

橋梁工程是土木工程項目開發中的基礎設施,在建筑領域中占據重要地位。在科技迅速發展的今天,信息化技術在橋梁工程管理中的作用越來越突出,能夠為工程項目質量安全提供技術保障。然而信息化技術在橋梁工程中發揮的價值作用有限,難以改變現實困境,需要應用BIM技術對整個工程項目進行信息化管理,以確保工程項目使用壽命與工程質量穩定。

1 BIM技術研究

自上世紀七十年代開始,BIM技術逐漸形成,成為建筑信息企業研究的重要領域之一。BIM技術貫穿工程項目整個過程,包括工程設計、施工及運維管理等。在工程項目數據開發應用方面,可以利用共享機制發揮信息價值,通過BIM技術對各項目階段數據進行調整。在BIM技術應用研究方面,國外研究成果更多,研究領域更加廣泛,很多國家都為推行這種技術提供政策支持。BIM技術是建筑信息化發展中的重要支撐技術之一,對土木工程建設具有重要影響。雖然國內建筑企業都在進行BIM技術探索,但建筑信息化應用程度偏低,并沒有將信息化技術作用有效發揮出來。與國外發達國家相比,國內BIM技術應用研究仍然在探索階段,整個建筑行業依然對BIM技術感到陌生。相關研究調查統計表明,國內建筑行業BIM技術應用還處于認知階段與技術宣傳階段,在具體操作應用方面研究深度明顯不足。尤其是在橋梁設計應用方面,相關實踐研究成果稀缺,難以為實際工程項目設計提供指導[1]。在建筑工程設計應用階段中,技術人員依然存在BIM認知不足,工作經驗缺乏等問題。在BIM技術應用過程中,需要對數字信息進行合成處理,然后利用數字化技術進行項目設計、項目管理及項目施工等。在橋梁工程管理方面,操作人員可以通過BIM技術可視化進行體量、效果圖及空間分析等。相對于傳統設計方法而言,BIM技術在橋梁設計階段中能夠發揮的作用更加顯著,有利于提高設計人員工作效率與質量。

在BIM技術開發應用方面,建筑企業依然存在模型設計問題、軟件平臺應用問題及設計標準不統一等。在橋梁工程施工應用方面,建筑企業一般都會利用BIM技術建立建筑模型,通過建筑信息模擬探索施工方案合理性,并對施工設計中相關數據進行調整,以確保施工進度順利。但在實際工程項目施工應用方面,建筑企業BIM技術應用程度偏低,難以通過BIM模型為項目施工提供指導。雖然市場中有關BIM設計軟件產品逐漸增多,但很多建筑領域軟件設計平臺還沒有得到完善,導致建筑企業在BIM軟件平臺應用時經常需要轉換格式,造成數據丟失問題。因此,在BIM軟件設計平臺應用過程中,建筑企業難以為工程項目數據完整性提供保障,建筑模型設計容易存在缺陷問題,無法為工程施工提供參考。在橋梁設計應用階段中,BIM技術設計標準還沒有得到統一,建筑信息企業在BIM技術應用時主要根據以往工作經驗進行設計標準制定。因此,在BIM建筑模型對接時容易出現問題,這對BIM技術開發應用可能會造成一定阻礙。

2 橋梁工程BIM技術設計應用

2.1 BIM模型應用

在橋梁設計階段中,首先需要進行BIM模型建設,對相關項目數據信息收集整理。在BIM模型應用過程中,必須根據橋梁結構進行BIM建模系統合理選擇。針對BIM軟件設計平臺不夠成熟的問題,建筑信息企業在BIM技術開發應用過程中需要深入BIM建模系統研究。比如在建筑橋梁結構部位提取方面,需要固定橋梁結構提取形式,便于技術操作人員進行構件對象提取。在橋梁設計過程中,需要從族的概念方面進行BIM技術開發應用。從橋梁工程領域來看,橋梁設計師與橋梁通等軟件設計平臺已經得到開發應用。但在實際BIM軟件平臺應用過程中,各軟件只能進行圖紙輸出,無法相互連通,導致復雜橋梁工程結構設計難度增大。因此,在橋梁工程BIM模型建設方面,技術人員需要根據結構構件數據信息模型進行參數化建模研究,以加快BIM建模速度。比如在某橋梁改造工程項目設計方面,建筑信息企業可以通過專業BIM模型設計軟件進行參數化橋梁結構組庫建設,利用線路數據、測繪數據與地質數據等進行BIM模型構建[2]。在橋梁工程橋臺與橋墩構建模型建設方面,設計師可以利用BIM軟件設計平臺API接口進行參數化鋼筋配置模塊開發應用。

2.2 工程量計算應用

設計師在利用BIM技術計算橋梁工程工程量時,必須遵循橋梁工程計算規范中相關內容,加強工程項目各部分模型尺寸工程量計算控制。比如在鋼梁結構組合部分工程量計算時,設計師需要根據橋梁設計圖示尺寸進行質量計算。在鋼結構部分工程量計算時,操作人員需要面對的板件數量與板件規格相對較多,僅靠人工計算統計出來的結果容易出現較大誤差問題,容易造成工程資源浪費問題。而將BIM技術應用于鋼結構部分工程量計算中,設計師可以通過BIM模型直接獲取板件數量,工程量計算結果更加精確。在BIM模型構建過程中設計師需要結合設計圖紙將檢查孔或者入孔等孔眼扣除掉,因此建筑信息模擬中鋼結構質量與設計圖紙計算工程量之間存在一定差距。在橋梁工程混凝土部分工程量計算方面,設計師需要對小箱梁結構進行計算分析。在小箱梁結構梁長統計方面,CAD圖紙和BIM技術最大梁長存在一定差距,BIM技術工程量計算精度更高,在預制小箱梁體積計算方面數值相對較大,與橋梁設計圖紙計算工程量之間差距較小[3]。在BIM模型放樣方面,設計師主要以道路橫坡與縱坡等要素進行精確放樣,小箱梁梁體會在非平坡狀態下出現傾斜現象,導致橫坡方向梁體寬度拉長。在橋梁工程上部結構混凝土部分工程量計算過程中,設計師可以從BIM模型中進行小箱梁體積提取,其工程量計算結果與實際數值之間差距更小,計算結果更加可靠。

2.3 橋梁施工模擬應用

在橋梁工程施工模擬階段中,設計師可以利用BIM技術對整個工程項目施工過程進行模擬分析。在具體操作方面,操作人員需要將各工程施工計劃與三維建筑模型輸入BIM軟件設計平臺中,模擬分析橋梁工程施工進度,并對施工進度協調性與合理性進行研究,從而調整工程施工方案。在橋梁工程施工管理方面,建筑企業需要結合地形及施工條件等進行施工方法研究。比如在大型構件吊裝施工階段中,必須對吊裝工序進行合理安排,以確保工程質量安全。因此,在大型構件吊裝施工前,建筑企業可以通過BIM技術進行吊裝過程模擬,根據模擬分析結果進行吊裝施工工序與施工方法合理安排。在橋梁改造工程施工設計方面,周邊舊橋對改造工程施工具有一定影響,設計師需要利用BIM模型將工程項目周邊建筑物等模擬出來,通過可視化功能進行施工現場模擬分析,及時發現工程施工過程中可能存在的問題。

3 結語

綜上可知,BIM技術是建筑企業橋梁建筑模型構建中的核心部分,可以通過建筑工程信息將橋梁建筑物模擬出來。在橋梁設計階段中,建筑企業BIM技術應用過程中可能會出現數據丟失、操作水平不足或者設計標準不一等問題,導致建筑資源共享難以實現,不利于橋梁工程未來發展。因此,建筑企業在橋梁工程BIM技術應用過程中必須加強BIM軟件設計平臺功能開發研究,注重BIM模型構建探索,通過仿真模擬確定各項目參數,從而為工程施工提供價值信息。