市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

宋鳳

摘 要：在我國(guó)市政工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)量不斷增多的背景下，路橋設(shè)計(jì)技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展。BIM技術(shù)是目前一種有效的路橋設(shè)計(jì)手段，能夠通過(guò)建模的方式，為市政路橋設(shè)計(jì)提供更加科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)和參考。本文就以市政路橋設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行幾點(diǎn)具體分析。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；市政路橋；應(yīng)用；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U442.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）08-0133-02

BIM是一種建筑信息模型，在三維數(shù)字基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)，能夠?qū)ㄖこ添?xiàng)目的各種信息進(jìn)行集合、關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行研究和分析，總結(jié)其一致性，特別實(shí)在復(fù)雜關(guān)系的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)能夠提高設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟，保障設(shè)計(jì)的科學(xué)性。我國(guó)此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用較晚，近些年逐漸開(kāi)始在一些大型工程中使用。橋梁工程，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及龐大、繁瑣的設(shè)計(jì)構(gòu)建，工程地理環(huán)境復(fù)雜，并且具有各種耦合約束條件，而運(yùn)用BIM技術(shù)，可以將這些復(fù)雜的關(guān)系簡(jiǎn)單化，能夠?qū)Ω鞣N關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，因此受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

1 項(xiàng)目概述

本工程是主城區(qū)市政工程要道，道路紅線長(zhǎng)為40m，雙向6車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)速為40km/h，兩側(cè)設(shè)有非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道，全程為0.84km。本工程橋梁引橋采用簡(jiǎn)支箱梁，跨徑為25米。

2 市政道路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

設(shè)計(jì)階段市政橋梁工程中引入BIM模型，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在工程量統(tǒng)計(jì)、碰撞檢查以及三維可視化展示等三個(gè)方面[1]。

（1）工程量統(tǒng)計(jì)。構(gòu)建BIM模型，快速生成各種工程量，并獲得各項(xiàng)工程量清單。借助BIM技術(shù)構(gòu)建的工程量清單以及二維CAD設(shè)計(jì)圖紙的對(duì)比，能夠快速并準(zhǔn)確的檢測(cè)出CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中存在的工程量統(tǒng)計(jì)問(wèn)題。（2）碰撞檢查。碰撞檢查主要是借助BIM技術(shù)，對(duì)多個(gè)專(zhuān)業(yè)以及關(guān)聯(lián)進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，它將原本獨(dú)立的各項(xiàng)關(guān)系快速聯(lián)系在一起，同時(shí)還能夠?qū)@些關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際需求不斷優(yōu)化和更新。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁構(gòu)建設(shè)計(jì)中，CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，要將不同的構(gòu)架分別繪制在不同的設(shè)計(jì)圖紙上。但是，設(shè)計(jì)中無(wú)法避免一些設(shè)計(jì)不周的情況，設(shè)計(jì)不周會(huì)導(dǎo)致一些管道碰撞、部件位置沖突等情況，另外，專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員之間，由于溝通不善，也容易引發(fā)一些設(shè)計(jì)問(wèn)題。碰撞檢查能夠快速檢測(cè)這些問(wèn)題，并優(yōu)化傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)的不足。在本次研究的項(xiàng)目工程中，采用了Autodesk Revit鏈接管理與工作集，在建模、整合、碰撞檢查等，大幅降低了設(shè)計(jì)不周導(dǎo)致的一系列失誤，從而為橋梁施工提供了更加可靠的依據(jù)和支撐，降低了出現(xiàn)施工錯(cuò)誤的幾率。（3）三維可視化展示。橋梁結(jié)構(gòu)中存在一些復(fù)雜構(gòu)件，傳統(tǒng)CAD圖紙對(duì)這些復(fù)雜構(gòu)件表述比較困難，這大大增加了施工方對(duì)圖紙意圖的理解難度，容易出現(xiàn)一些與施工設(shè)計(jì)不符的情況，進(jìn)而增加不必要的成本投入，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。另外，二維CAD設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)信息表述上也不夠完整，設(shè)計(jì)者的意圖，基本無(wú)法完整的傳遞給施工單位以及運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)。

而B(niǎo)IM模型的應(yīng)用，設(shè)計(jì)者意圖能夠得到完整的傳達(dá)，可以更加立體、直觀、全面的展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法表述不完整、不準(zhǔn)確等問(wèn)題，促使了設(shè)計(jì)方與施工方之間的良性溝通。設(shè)計(jì)成果的三維立體化展示，提高了項(xiàng)目的實(shí)用性，縮短了施工技術(shù)交底時(shí)間。

3 BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

3.1 BIM模型建立

在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用屬于核心環(huán)節(jié)，本項(xiàng)目路橋上部結(jié)構(gòu)主橋的跨度為5，屬于上承式空腹拱橋，箱型截面，引橋?yàn)楹?jiǎn)支箱橋梁，并采用了相同高度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)主橋墩采用了承臺(tái)以及群樁基礎(chǔ)，采用了承臺(tái)樁基作為主引橋的基礎(chǔ)。在本項(xiàng)目中，運(yùn)用了Autodesk Revit對(duì)箱梁、柱式橋墩等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)圖構(gòu)建，展示了其各項(xiàng)參數(shù)，以及參數(shù)化的結(jié)構(gòu)族庫(kù)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維CAD圖紙轉(zhuǎn)換為BIM模型，在此基礎(chǔ)上，對(duì)工程量統(tǒng)計(jì)、碰撞檢查以及三維可視化演示。

3.2 箱梁BIM參數(shù)化設(shè)計(jì)

箱形截面為閉口薄壁截面，抗扭剛性強(qiáng)，頂板、底板面積都比較大，其正負(fù)彎矩的承擔(dān)能力性能強(qiáng)，并且施工中得到了廣泛應(yīng)用。截面形式由箱、室數(shù)量分為單箱單室、單箱多室、多箱單室和多箱多室；腹板構(gòu)造包括直腹板、斜腹板兩種。本文主要對(duì)單箱單室截面構(gòu)造進(jìn)行研究，對(duì)路橋箱梁參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

3.3 柱式橋墩

柱式橋墩根據(jù)橋?qū)挷贾貌煌譃閱沃㈦p柱和多柱式，上加蓋梁偉墩帽，墩柱又以截面形式分為圓柱墩和矩形墩，柱式墩模型的創(chuàng)建可以分為蓋梁模型和墩柱模型兩部分來(lái)完成。在完成了蓋梁與墩柱模型的構(gòu)建之后，則對(duì)蓋梁將要插入的族中設(shè)置參數(shù)。具體步驟如下[2]：

首先確定一個(gè)帶蓋梁柱子式墩的模型族，接著新建一個(gè)自適應(yīng)公制常規(guī)型族，并在默認(rèn)標(biāo)高平面和兩個(gè)豎直平面交點(diǎn)設(shè)置一個(gè)自適應(yīng)點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置蓋梁順橋向?qū)挾燃s束參數(shù)為L(zhǎng)。然后進(jìn)行蓋梁族與墩柱族插入，同時(shí)調(diào)整邏輯參數(shù)K，確定墩柱的位置。除了箱梁、柱式橋墩之外，同時(shí)構(gòu)建了拱圈、承臺(tái)、走道板等參數(shù)化結(jié)構(gòu)族。最后，依據(jù)測(cè)量資料、地質(zhì)信息等基本數(shù)據(jù)，借助構(gòu)建參數(shù)化結(jié)構(gòu)族庫(kù)，按照從整體到局部、從零件到構(gòu)建的順序，進(jìn)行定位，建立路橋BIM模型。

4 BIM模型應(yīng)用

4.1 工程量統(tǒng)計(jì)

隨著B(niǎo)IM模型的建立，各種構(gòu)建的工程量可以很快生成，進(jìn)而可以準(zhǔn)確的得到各種構(gòu)建的工程量清單。將BIM構(gòu)建過(guò)程中生成的工程量清單與二維CAD設(shè)計(jì)圖紙的構(gòu)建清單對(duì)比，可以快速、精確地檢測(cè)出基于二維CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中存在的工程量統(tǒng)計(jì)問(wèn)題。

4.2 碰撞檢查

碰撞檢查是BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的重要特性，通過(guò)碰撞檢查，可以實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)的關(guān)聯(lián)協(xié)同設(shè)計(jì)，從而及時(shí)有效地聯(lián)系在一起。基于BIM技術(shù)，可在設(shè)計(jì)中不斷地更新與優(yōu)化各個(gè)不同的專(zhuān)業(yè)。由于橋梁工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)建繁多的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)基于二維CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過(guò)程中，不同的構(gòu)件經(jīng)常需要表示在不同的設(shè)計(jì)圖紙上。因此，由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周而引發(fā)的管道碰撞、部件位置沖突等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，此外，不同專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員間的溝通、協(xié)調(diào)也比較困難，導(dǎo)致設(shè)計(jì)質(zhì)量很難得到保障。而碰撞檢查可以很好地協(xié)同各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道碰撞、部件位置沖突等現(xiàn)象，很好地解決了傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)中基于二維CAD圖紙合圖分析難以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在沖突的問(wèn)題。本項(xiàng)目使用AutodeskRevit的工作集和鏈接管理，通過(guò)模型整合、碰撞檢查，從而在很大程度上降低了由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周而引發(fā)的一系列錯(cuò)誤，降低了施工時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率[3]。

4.3 三維可視化展示

部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特征構(gòu)件部位，通過(guò)傳統(tǒng)的二維CAD圖紙很難表示清楚，在施工的過(guò)程中，施工方難以完整、準(zhǔn)確地理解設(shè)計(jì)者的意圖，導(dǎo)致設(shè)計(jì)與施工不符，造成不必要的損失。另一方面，基于二維CAD的設(shè)計(jì)圖紙也很難將設(shè)計(jì)信息完整地表達(dá)出來(lái)，設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖、設(shè)計(jì)信息通過(guò)二維CAD圖紙很難完整地傳遞到施工單位及運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)。

5 結(jié)語(yǔ)

在市政路橋工程設(shè)計(jì)階段引入BIM技術(shù)，能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過(guò)構(gòu)建BIM模型，對(duì)工程量統(tǒng)計(jì)、碰撞檢查、三維可視化進(jìn)行展示，效果十分顯著。本文對(duì)其進(jìn)行研究，旨在為日后類(lèi)似橋梁設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的應(yīng)用提供一定參考和經(jīng)驗(yàn)。雖然我國(guó)在BIM技術(shù)領(lǐng)域的研究和發(fā)展還處于初級(jí)階段，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)還不夠統(tǒng)一，但是其發(fā)展速度很快，日后的市場(chǎng)十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]方俊.淺析BIM技術(shù)在市政道橋施工中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，（13）：68.

[2]王義明.淺析BIM技術(shù)在市政道橋施工中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：文摘版，2016，（7）：68.

[3]許艷林.BIM技術(shù)助推市政路橋設(shè)計(jì)新機(jī)遇[J].工業(yè)b，2016，（3）：206.