BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用分析

傅輔林

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司, 湖南 長沙 410008)

0 引言

橋梁工程是土木工程項(xiàng)目開發(fā)中的基礎(chǔ)設(shè)施,在建筑領(lǐng)域中占據(jù)重要地位。在科技迅速發(fā)展的今天,信息化技術(shù)在橋梁工程管理中的作用越來越突出,能夠?yàn)楣こ添?xiàng)目質(zhì)量安全提供技術(shù)保障。然而信息化技術(shù)在橋梁工程中發(fā)揮的價(jià)值作用有限,難以改變現(xiàn)實(shí)困境,需要應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行信息化管理,以確保工程項(xiàng)目使用壽命與工程質(zhì)量穩(wěn)定。

1 BIM技術(shù)研究

自上世紀(jì)七十年代開始,BIM技術(shù)逐漸形成,成為建筑信息企業(yè)研究的重要領(lǐng)域之一。BIM技術(shù)貫穿工程項(xiàng)目整個(gè)過程,包括工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維管理等。在工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)開發(fā)應(yīng)用方面,可以利用共享機(jī)制發(fā)揮信息價(jià)值,通過BIM技術(shù)對(duì)各項(xiàng)目階段數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。在BIM技術(shù)應(yīng)用研究方面,國外研究成果更多,研究領(lǐng)域更加廣泛,很多國家都為推行這種技術(shù)提供政策支持。BIM技術(shù)是建筑信息化發(fā)展中的重要支撐技術(shù)之一,對(duì)土木工程建設(shè)具有重要影響。雖然國內(nèi)建筑企業(yè)都在進(jìn)行BIM技術(shù)探索,但建筑信息化應(yīng)用程度偏低,并沒有將信息化技術(shù)作用有效發(fā)揮出來。與國外發(fā)達(dá)國家相比,國內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用研究仍然在探索階段,整個(gè)建筑行業(yè)依然對(duì)BIM技術(shù)感到陌生。相關(guān)研究調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明,國內(nèi)建筑行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用還處于認(rèn)知階段與技術(shù)宣傳階段,在具體操作應(yīng)用方面研究深度明顯不足。尤其是在橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)用方面,相關(guān)實(shí)踐研究成果稀缺,難以為實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)[1]。在建筑工程設(shè)計(jì)應(yīng)用階段中,技術(shù)人員依然存在BIM認(rèn)知不足,工作經(jīng)驗(yàn)缺乏等問題。在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中,需要對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行合成處理,然后利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理及項(xiàng)目施工等。在橋梁工程管理方面,操作人員可以通過BIM技術(shù)可視化進(jìn)行體量、效果圖及空間分析等。相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法而言,BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段中能夠發(fā)揮的作用更加顯著,有利于提高設(shè)計(jì)人員工作效率與質(zhì)量。

在BIM技術(shù)開發(fā)應(yīng)用方面,建筑企業(yè)依然存在模型設(shè)計(jì)問題、軟件平臺(tái)應(yīng)用問題及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等。在橋梁工程施工應(yīng)用方面,建筑企業(yè)一般都會(huì)利用BIM技術(shù)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(duì)施工設(shè)計(jì)中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,以確保施工進(jìn)度順利。但在實(shí)際工程項(xiàng)目施工應(yīng)用方面,建筑企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用程度偏低,難以通過BIM模型為項(xiàng)目施工提供指導(dǎo)。雖然市場(chǎng)中有關(guān)BIM設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品逐漸增多,但很多建筑領(lǐng)域軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)還沒有得到完善,導(dǎo)致建筑企業(yè)在BIM軟件平臺(tái)應(yīng)用時(shí)經(jīng)常需要轉(zhuǎn)換格式,造成數(shù)據(jù)丟失問題。因此,在BIM軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)應(yīng)用過程中,建筑企業(yè)難以為工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)完整性提供保障,建筑模型設(shè)計(jì)容易存在缺陷問題,無法為工程施工提供參考。在橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)用階段中,BIM技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還沒有得到統(tǒng)一,建筑信息企業(yè)在BIM技術(shù)應(yīng)用時(shí)主要根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定。因此,在BIM建筑模型對(duì)接時(shí)容易出現(xiàn)問題,這對(duì)BIM技術(shù)開發(fā)應(yīng)用可能會(huì)造成一定阻礙。

2 橋梁工程BIM技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 BIM模型應(yīng)用

在橋梁設(shè)計(jì)階段中,首先需要進(jìn)行BIM模型建設(shè),對(duì)相關(guān)項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息收集整理。在BIM模型應(yīng)用過程中,必須根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行BIM建模系統(tǒng)合理選擇。針對(duì)BIM軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)不夠成熟的問題,建筑信息企業(yè)在BIM技術(shù)開發(fā)應(yīng)用過程中需要深入BIM建模系統(tǒng)研究。比如在建筑橋梁結(jié)構(gòu)部位提取方面,需要固定橋梁結(jié)構(gòu)提取形式,便于技術(shù)操作人員進(jìn)行構(gòu)件對(duì)象提取。在橋梁設(shè)計(jì)過程中,需要從族的概念方面進(jìn)行BIM技術(shù)開發(fā)應(yīng)用。從橋梁工程領(lǐng)域來看,橋梁設(shè)計(jì)師與橋梁通等軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)已經(jīng)得到開發(fā)應(yīng)用。但在實(shí)際BIM軟件平臺(tái)應(yīng)用過程中,各軟件只能進(jìn)行圖紙輸出,無法相互連通,導(dǎo)致復(fù)雜橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度增大。因此,在橋梁工程BIM模型建設(shè)方面,技術(shù)人員需要根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)據(jù)信息模型進(jìn)行參數(shù)化建模研究,以加快BIM建模速度。比如在某橋梁改造工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方面,建筑信息企業(yè)可以通過專業(yè)BIM模型設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行參數(shù)化橋梁結(jié)構(gòu)組庫建設(shè),利用線路數(shù)據(jù)、測(cè)繪數(shù)據(jù)與地質(zhì)數(shù)據(jù)等進(jìn)行BIM模型構(gòu)建[2]。在橋梁工程橋臺(tái)與橋墩構(gòu)建模型建設(shè)方面,設(shè)計(jì)師可以利用BIM軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)API接口進(jìn)行參數(shù)化鋼筋配置模塊開發(fā)應(yīng)用。

2.2 工程量計(jì)算應(yīng)用

設(shè)計(jì)師在利用BIM技術(shù)計(jì)算橋梁工程工程量時(shí),必須遵循橋梁工程計(jì)算規(guī)范中相關(guān)內(nèi)容,加強(qiáng)工程項(xiàng)目各部分模型尺寸工程量計(jì)算控制。比如在鋼梁結(jié)構(gòu)組合部分工程量計(jì)算時(shí),設(shè)計(jì)師需要根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)圖示尺寸進(jìn)行質(zhì)量計(jì)算。在鋼結(jié)構(gòu)部分工程量計(jì)算時(shí),操作人員需要面對(duì)的板件數(shù)量與板件規(guī)格相對(duì)較多,僅靠人工計(jì)算統(tǒng)計(jì)出來的結(jié)果容易出現(xiàn)較大誤差問題,容易造成工程資源浪費(fèi)問題。而將BIM技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)部分工程量計(jì)算中,設(shè)計(jì)師可以通過BIM模型直接獲取板件數(shù)量,工程量計(jì)算結(jié)果更加精確。在BIM模型構(gòu)建過程中設(shè)計(jì)師需要結(jié)合設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)質(zhì)量與設(shè)計(jì)圖紙計(jì)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(jì)算方面,設(shè)計(jì)師需要對(duì)小箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。在小箱梁結(jié)構(gòu)梁長統(tǒng)計(jì)方面,CAD圖紙和BIM技術(shù)最大梁長存在一定差距,BIM技術(shù)工程量計(jì)算精度更高,在預(yù)制小箱梁體積計(jì)算方面數(shù)值相對(duì)較大,與橋梁設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算工程量之間差距較小[3]。在BIM模型放樣方面,設(shè)計(jì)師主要以道路橫坡與縱坡等要素進(jìn)行精確放樣,小箱梁梁體會(huì)在非平坡狀態(tài)下出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象,導(dǎo)致橫坡方向梁體寬度拉長。在橋梁工程上部結(jié)構(gòu)混凝土部分工程量計(jì)算過程中,設(shè)計(jì)師可以從BIM模型中進(jìn)行小箱梁體積提取,其工程量計(jì)算結(jié)果與實(shí)際數(shù)值之間差距更小,計(jì)算結(jié)果更加可靠。

2.3 橋梁施工模擬應(yīng)用

在橋梁工程施工模擬階段中,設(shè)計(jì)師可以利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目施工過程進(jìn)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(jì)劃與三維建筑模型輸入BIM軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)中,模擬分析橋梁工程施工進(jìn)度,并對(duì)施工進(jìn)度協(xié)調(diào)性與合理性進(jìn)行研究,從而調(diào)整工程施工方案。在橋梁工程施工管理方面,建筑企業(yè)需要結(jié)合地形及施工條件等進(jìn)行施工方法研究。比如在大型構(gòu)件吊裝施工階段中,必須對(duì)吊裝工序進(jìn)行合理安排,以確保工程質(zhì)量安全。因此,在大型構(gòu)件吊裝施工前,建筑企業(yè)可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行吊裝過程模擬,根據(jù)模擬分析結(jié)果進(jìn)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(shè)計(jì)方面,周邊舊橋?qū)Ω脑旃こ淌┕ぞ哂幸欢ㄓ绊?設(shè)計(jì)師需要利用BIM模型將工程項(xiàng)目周邊建筑物等模擬出來,通過可視化功能進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)模擬分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程施工過程中可能存在的問題。

3 結(jié)語

綜上可知,BIM技術(shù)是建筑企業(yè)橋梁建筑模型構(gòu)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(shè)計(jì)階段中,建筑企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用過程中可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、操作水平不足或者設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不一等問題,導(dǎo)致建筑資源共享難以實(shí)現(xiàn),不利于橋梁工程未來發(fā)展。因此,建筑企業(yè)在橋梁工程BIM技術(shù)應(yīng)用過程中必須加強(qiáng)BIM軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)功能開發(fā)研究,注重BIM模型構(gòu)建探索,通過仿真模擬確定各項(xiàng)目參數(shù),從而為工程施工提供價(jià)值信息。