BIM技術在橋梁工程設計階段的應用研究

郭小土

摘 要：BIM技術應用在橋梁工程的設計中，是橋梁工程的一個趨勢，本文首先對BIM技術的優勢和必要性進行分析，然后根據實際的工作經驗，總結BIM技術在橋梁工程設計階段的應用方法。

關鍵詞：橋梁工程設計；BIM技術；應用研究

BIM技術在建筑工程領域當中有著十分廣泛的應用。[1]比起傳統的CAD制圖，使用BIM技術進行橋梁工程的設計有很多方面的優勢，同時BIM技術也在這兩年逐漸受到了橋梁設計的重視。

1 BIM技術在橋梁工程設計中的必要性和優勢

1.1 使用BIM技術的必要性

橋梁的建設十分復雜，由于橋梁本身的機構通常十分復雜，會使用到大量的特異性構件，并且需要進行復雜的受力分析，使得在設計過程中需要進行很多計算，分析不同情況下橋梁會產生的問題。其次，橋梁的建造通常都是在一些環境復雜的位置進行，建造過程中會使用到許多特殊工藝和機械設備。傳統的橋梁設計中，通常會使用CAD進行設計，CAD生成的二維圖紙并不能在當前很難將橋梁設計者的意圖表達出來，為橋梁的施工增加了困難。BIM技術的優勢在于，能夠生成三維圖像，可以將各種不同構建的空間位置表達得更加準確，方便業主、施工方理解設計人員的意圖，加快設計合理性和效率，并且提高了施工的效率。[2]因此，將BIM技術應用在橋梁的設計當中十分必要，也是當前橋梁設計的一個趨勢。

1.2 BIM技術的優勢

（1）可視化交流，模擬施工。BIM技術能夠將施工方案以三維模型的形式從呈現，使得設計人員和業主在可視化的環境中交流。并且，BIM的設計方案也是一個意見交流的平臺，橋梁工程的單位都可以通過這個平臺表達自己的想法，幫助設計進行改良。[3]其次BIM模型還能夠對橋梁的施工進行模擬，展示施工當中的難點和重點，在設計方案中還可以加入這些重點難點的處理辦法，幫助施工方更好地解決施工問題。

（2）提升設計質量、實現成本控制。可以對建模細度進行設定，然后生成施工圖紙，施工出圖十分高效。另一方面，BIM系統還能夠統計工程所需要的各種材料，并將工程的造價即時計算出來，省去了過去需要再進行一步統計的麻煩，方便業主進行成本控制。

（3）對項目進行全生命周期的管理。使用BIM技術能夠對工程的整個生命周期都進行支持，比如可以在現場提前預制所需要的構件等，從而提高工程的施工效率，并且方便設計方掌握工程的核心技術和資源，為業主帶來更好的服務。另外，BIM技術帶來的交流平臺，也能讓工程的各種參與方都能夠享受到高附加值的咨詢。

2 BIM技術在橋梁設計當中應用

2.1 BIM技術在橋梁前期設計中的應用

橋梁工程的設計需要有業主、施工方、設計方的多方參與，在橋梁的前期設計當中，為了有效對項目進行立項、對方案的可行性進行研究、選擇出合理的方案、需要各方了解彼此的需求。由于橋梁設計比較復雜，所以用圖紙很難了解彼此的意圖，設計單位和業主之間很難透徹的交流想法，使得雙方很難達成共識。使用BIM技術的最大優勢在于，能夠方便各方在前期進行交流，表達自己的意圖。當前通常會選擇Revit等工具，根據橋梁的參數進行建模，模型的優勢在于可以通過實際需求對于尺寸進行調整，具有很強的可操作性。[4]另一方面，BIM技術還能夠對橋梁的建設過程進行動態模擬，保證了對設計理念的直觀表達，把橋梁的最終設計效果，以三維模型的形式交給橋梁工程的決策者。當方案需要進行調整時，依靠BIM技術也能夠迅速調整方案，并且還能夠對其他參數進行模擬，在對一處進行改動之后，也能夠通過計算來保證方案的合理性。除了方案本身，BIM技術還能夠對橋梁的用料、建造價格進行模擬，幫助橋梁的成本控制。在使用Revit進行橋梁的建模時，需要根據橋梁的特點建立專門的族庫。橋梁的結構一般都比較復雜，能夠生成3D模型的BIM系統，要比2D圖紙對橋梁的表達更清楚。通過生成3D動畫，也能夠讓業主深入的了解設計意圖，并且全面反應能夠橋梁和周圍環境的關系，動畫相比于傳統的3為模型，在匯報方案時更加生動和直觀，而且操作簡單，普通的設計人員就能夠完成。

2.2 BIM技術在橋梁后期設計中的應用

橋梁工程的后期設計階段，需要對前期的BIM模型進行設計審核和碰撞檢查。橋梁建設對各種不同指數的要求是很高的，BIM測試正好能夠讓設計人員對結果進行測試，提高了測試的效率，并且能夠在發生了問題時及時修改設計方案。同時，這種方式還能夠為后期的施工提供基礎，減少后期施工中可能出現的問題，還能將BIM建模進行深化，在對BIM設計模型進行監察室，還能夠生成分析報告。由于橋梁結構內部有復雜的三項應力管道和斜拉鎖，使得橋梁的內部結構空間十分復雜。傳統的二維CAD圖紙很難表達不同構件的位置，如果不同項目的人員沒有進行有效的溝通，就會造成建設的困難，無法保證橋梁的建設質量，從而造成不必要的損失。同時，圖紙的表達還會丟失很多信息，造成設計人員并不能將自己的想法全面地詳設計單位表達出來，使得工程中一些構件的位置出現沖突。在設計極短使用BIM技術，能夠對橋梁部件的情況進行三維的表達，通過BIM軟件，就能夠進行碰撞檢查并進行三維可視化技術交底。設計信息的保存也十分方便，可以在設計中加入一些維修信息，幫助橋梁的建造，提高了信息的完整性。當施工中發現問題時，也能夠迅速查明問題的原因，對施工進行改良。

3 結語

BIM技術的使用能夠推動橋梁工程設計的發展，提高設計過程中的效率。工程的設計方、施工方、業主都能夠通過BIM系統進行交流，促進了各方意圖的表達，減少了設計當中存在的問題，保證了橋梁工程的設計質量。

參考文獻：

[1]錢楓.橋梁工程BIM技術應用研究[J].鐵道標準設計，2015，59（12）：50.52.

[2]劉智敏，王英，孫靜，賈英杰，高日.BIM技術在橋梁工程設計階段的應用研究[J].北京交通大學學報，2015，39（06）：80.84.

[3]曹旭光，楊偉名.BIM技術在橋梁工程設計與施工中的應用研究[J].四川水泥，2016（04）：85.

[4]程海根，沈長江.BIM技術在橋梁工程中的應用研究綜述[J].土木建筑工程信息技術，2017，9（05）：103.109.