淺談橋梁工程設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用

王月新

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇南京 210014）

BIM技術(shù)自研發(fā)應(yīng)用以來，在我國(guó)各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是對(duì)橋梁建筑來說，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)こ陶w情況進(jìn)行分析和研究，并通過信息數(shù)據(jù)的及時(shí)收集和處理，提高了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的質(zhì)量，更好的為橋梁施工提供技術(shù)支持，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

1 BIM技術(shù)的概念和特征

BIM是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱，其是通過數(shù)字模型的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)立體建模的一種形式。BIM技術(shù)包含了幾何學(xué)、地理信息、建筑原件性質(zhì)等多方面內(nèi)容，將其應(yīng)用在建筑工程中，能夠收集有關(guān)工程施工的信息和資料，完善信息平臺(tái)的構(gòu)建。在工程建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的立體化，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)平面圖紙流程，提升圖紙?jiān)O(shè)計(jì)經(jīng)準(zhǔn)確性。同時(shí)該技術(shù)的應(yīng)用也便于工作人員統(tǒng)籌全局，選擇合適的施工技術(shù)及管理方法，以此降低成本支出，減少危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

BIM所具有的特征主要為協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性和可視性這三點(diǎn)。可視性是指的是應(yīng)用BIM技術(shù)能夠直觀的將工程建設(shè)信息顯示出來，便于工作人員找出施工中存在的問題，并加以改善；優(yōu)化性指的是BIM中涵蓋了較多工程建設(shè)所需信息，能夠?yàn)楦黜?xiàng)工作的開展提供充足的數(shù)據(jù)支持；協(xié)調(diào)性則是通過該技術(shù)的應(yīng)用加強(qiáng)了各部門之間溝通，保證了施工作業(yè)的有序開展。

2 BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 前期設(shè)計(jì)

橋梁工程建設(shè)涉及的內(nèi)容和部門較多，為了讓工程建設(shè)順利開展，需要各部門、單位之間的有效配合，增強(qiáng)圖紙和方案設(shè)計(jì)的合理性。在傳統(tǒng)橋梁工程建設(shè)前，一般都是通過平面圖紙?jiān)O(shè)計(jì)來明確工程建設(shè)要求的，由于局限性較強(qiáng)，使得各部門之間無法進(jìn)行有效溝通，阻礙了工程的順利開展。而使用BIM技術(shù)后，能夠?qū)D紙內(nèi)容通過動(dòng)態(tài)形式展現(xiàn)出來，便于相關(guān)部門、單位人員的觀看，再通過信息平臺(tái)展開交流，有效增強(qiáng)了方案設(shè)計(jì)的合理性。

2.2 后期設(shè)計(jì)

后期設(shè)計(jì)是對(duì)前期設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行審核、檢查的重要環(huán)節(jié)。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠及時(shí)檢測(cè)橋梁模型設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，并上報(bào)和調(diào)整其中存在的問題，滿足橋梁建設(shè)的基本要求。同時(shí)，在后期設(shè)計(jì)中，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)η捌谠O(shè)計(jì)的模型實(shí)施深化處理，確保圖紙無任何問題。

3 實(shí)際案例

3.1 橋梁簡(jiǎn)介

某跨河橋梁建設(shè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目屬于舊橋改造，全長(zhǎng)約為137m，共設(shè)置了8跨，且每一跨均有一道伸縮縫。橋面寬9m左右，兩側(cè)設(shè)置了人行通道。荷載等級(jí)為一級(jí)，通行速度控制在80km/h左右，且由于該區(qū)域無地震發(fā)生，所以對(duì)抗震等級(jí)不予考慮。橋梁結(jié)構(gòu)主要是采用鋼筋混凝土空心板橋結(jié)構(gòu)，利用鋼筋混凝土澆筑實(shí)施橋面鋪裝作業(yè)，而墩臺(tái)設(shè)計(jì)則采用了重力式墩臺(tái)以確保橋梁的支撐效果。具體數(shù)據(jù)參數(shù)及其BIM模型如圖1～2所示。

3.2 具體應(yīng)用

在該橋梁工程設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面上：

3.2.1 BIM模型建立

圖1 新舊橋梁斷面設(shè)計(jì)圖

圖2 新舊橋BIM模型

在該橋梁工程中，立體模型的建立具有精度高、考慮較為全面這兩大優(yōu)勢(shì)。該工程是依照鋼筋級(jí)永久結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型建立的，且在建模過程中，通過對(duì)施工各階段要求的充分考慮，完善了模型內(nèi)容，如在模型中將相鄰橋模型和兩端公路連接情況進(jìn)行了全面研究，以確保模型構(gòu)建的完整性。

立體模型的建立主要分為三部分內(nèi)容：①參數(shù)族庫(kù)的建立。通過專業(yè)軟件的應(yīng)用，將橋梁工程結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)行了分析和錄入；②橋梁整體模型建立。結(jié)合參數(shù)族庫(kù)和低級(jí)勘測(cè)信息完善模型內(nèi)容；③鋼筋模塊的設(shè)置。根據(jù)橋梁下部結(jié)構(gòu)的具體特征分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的鋼筋結(jié)構(gòu)，并準(zhǔn)確計(jì)算鋼筋數(shù)量。

3.2.2 設(shè)計(jì)合理性及沖突檢查

在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行前期檢查、校對(duì)和審核工作，從而更好的明確施工重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)工程量的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。通過立體模型的建立，能夠在施工前對(duì)圖紙中存在的問題予以更正，以提高施工質(zhì)量。另外，該技術(shù)的應(yīng)用有助于采購(gòu)清單的羅列和對(duì)比，明確采購(gòu)內(nèi)容，檢查工程量統(tǒng)計(jì)是否存在問題。

突擊檢查是BIM中較為基礎(chǔ)的工作內(nèi)容，對(duì)傳統(tǒng)工作模式進(jìn)行了優(yōu)化和變革，改善了傳統(tǒng)工作中尋在的協(xié)調(diào)性差、交流不及時(shí)等問題，提升了設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和效率，降低了成本支出。同時(shí)，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工作的集合連接管理，有效調(diào)整了設(shè)計(jì)檢測(cè)中存在的問題，為工程的有序、順利開展提供了幫助。

3.2.3 施工模擬4D技術(shù)

4D技術(shù)是將模型同施工有效連接起來，利用立體模型對(duì)整個(gè)施工流程實(shí)施模擬操作，將各環(huán)節(jié)施工模型和施工計(jì)劃導(dǎo)入到系統(tǒng)中，實(shí)行施工進(jìn)度的模擬分析，這樣一方面能夠及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，另一方面也便于工作人員掌握施工預(yù)算等信息。

橋梁的設(shè)計(jì)和施工是緊密聯(lián)系在一起的，且根據(jù)施工條件、地形等因素的不同，設(shè)計(jì)的施工方案也存在一定差異，對(duì)于大型吊裝橋梁來說，施工方案的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行合理規(guī)劃和安排，以滿足工程建設(shè)要求。本工程結(jié)合舊橋和當(dāng)?shù)厥┕l件，采用幾種不同的施工方法模擬施工，使得最終的施工方法更合理更科學(xué)。此外，由于該工程是對(duì)舊橋的改造，所以在施工時(shí)，要注意新舊橋之間的聯(lián)系，并利用立體模型將施工機(jī)械組織直觀展現(xiàn)出來，制定合理解決措施，減少問題的產(chǎn)生。

3.2.4 運(yùn)維階段應(yīng)用數(shù)據(jù)接口

通過BIM模型和運(yùn)維橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)接口文件的制定，實(shí)現(xiàn)了對(duì)橋梁的安全數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和無線檢測(cè)，一旦出現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常情況，模型會(huì)直接發(fā)出報(bào)警提示，并通過短信等形式通知相關(guān)人員，為將來BIM在全生命周期的應(yīng)用實(shí)行了有價(jià)值的嘗試。

4 結(jié)語(yǔ)

在橋梁工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，提高了工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，加強(qiáng)了施工方、設(shè)計(jì)方和業(yè)主三者之間的溝通和交流，進(jìn)一步明確各方的建設(shè)意圖，減少了圖紙和方案設(shè)計(jì)中問題的發(fā)生，保證了橋梁設(shè)計(jì)質(zhì)量。可以說，將BIM技術(shù)應(yīng)用在橋梁建設(shè)中，是推動(dòng)我國(guó)橋梁建筑事業(yè)發(fā)展的重要手段，對(duì)于完善橋梁建設(shè)水平，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重要意義。雖然該技術(shù)目前還不是十分完善，不過隨著科技的快速發(fā)展，該技術(shù)的功效也將被充分發(fā)揮出來。