BIM技術在橋梁設計中的運用

（天津市市政工程設計研究院，天津 300450）

一、工程概述

該橋梁項目主要技術指標為I級，設計行車時速為90km，橋位處不通航，設計洪水頻率為1/80。橋梁標準斷面寬度為22.68m，橋長為176.97m，結構形式為8m+10×16m+8m。橋梁單跨橫向由10片普通鋼筋混凝土空心板構成，為2邊梁+8中梁形式，頂寬為1.568m，底寬為1.256m。橋面下鋪裝層是厚度為145mm的C35混凝土現澆層，上方是厚度為75mm的瀝青混凝土鋪裝層。

二、橋梁設計中BIM技術的運用

在橋梁設計BIM三維建模階段，主要依據設計二維圖紙進行模型設置。具體建模過程如下：

（一）前期設計準備

在橋梁設計前期，需要對各個機構的利益需求進行全面分析。考慮到平面圖紙在展示設計效果方面的局限，在前期橋梁設計方案比選階段，設計單位可利用Autodesk Revit軟件，從參數化、信息化、數字化三個層面進行數字模型的構建，通過橋梁動態三維可視化模型的演示，為設計理念的傳達提供依據。

（二）設計優化步驟及沖突檢查

在前期設計方案確定成后，設計單位可基于BIM三維可視化模型，按照“二維圖紙→三維可視化建模→校核檢查→問題/修改二維圖紙→設計完畢”的步驟，對橋梁進行設計校核及沖突檢查，并依據具體橋梁建設標準對設計圖紙進行修改及參數優化。通過對二維圖紙的反復修改、再建模、再檢測，保證橋梁工程設計參數與施工需求相符。

首先，在校核檢驗階段，可以通過XX橋梁項目模板自動生成材料清單，將模板材料清單與二維設計圖進行對比分析，最終得出工程量統計階段出現的問題，如鋼筋數量統計錯誤等。

其次，在沖突檢驗階段，設計人員可利用Autodesk Revit工作集合，構建參數化橋梁結構數據庫，并以鏈接管理的方式進行視圖樣本及明細表模板分析。隨后綜合分析XX橋梁項目橋梁BIM模型中標準梁、道路標識、走道板等數據問題。以鋼筋配筋順序檢驗為例，設計人員可利用Autodesk Revit開放接口API對橋梁下部結構參數鋼筋配筋情況進行全面檢測，同時對不同類型橋墩、橋臺布置實體鋼筋數量進行統計分析，避免后續橋梁施工階段因鋼筋布設不當出現返工。

最后，在確定橋梁設計三維模型運行穩定之后，可直接在三維橋梁BIM模型中生成二維圖紙。BIM三維模型與二維圖紙的關聯性，可以在保證圖紙生成效率的同時，提高圖紙生成質量。將自動出圖模型與以往二維設計圖紙進行比對分析，可以直觀觀測出以往橋梁二維設計圖紙中存在的不良因素。

同時，對于XX橋梁項目關鍵施工工序，橋梁設計人員應在沖突檢查及圖紙比對分析的基礎上，對各模塊中心線間運行穩定性進行深入分析。如在支架安設階段，設計人員應對模板系統與下橫梁底面、分配梁中心線與模板底面、鋼桁梁骨架線與分配梁等模塊間的邏輯聯系進行逐一分析，從而細化具體預埋件位置及施工流程。

（三）后期設計檢查

基于BIM技術的橋梁設計檢查主要是利用模擬4D技術對施工階段各模塊施工情況進行模擬分析。施工模擬4D技術又稱4D BIM技術，主要是將各施工專業三維橋梁模型、橋梁各模塊施工進度計劃、橋梁各模塊施工質量控制計劃等信息，導入Autodesk Naviswork軟件中。通過對橋梁后期施工階段各模塊施工進度、質量、安全風險等進行分析，可得出各模塊施工進度合理性及協調程度，確保橋梁后期施工作業順利進行。此外，還可將各模塊材料、人力資金損耗情況等導入Autodesk Naviswork軟件中，保證橋梁工程施工造價得到有效控制。

此外，為保證橋梁施工完畢后運維工作順利開展，設計單位也可以在橋梁三維設計模型、后期橋梁運維兩個模塊之間開設數據監控接口，從橋梁安全數據檢測、橋梁運行無線檢測兩個層面，對橋梁檢測數據運行穩定性進行全面實時監控。若在BIM設計模型中發現橋梁出現明顯的運維故障風險，可以通過短信預警的方式，第一時間通知橋梁運維人員處置。

三、BIM技術在橋梁設計中的運用效益

首先，通過直觀信息模型演示，設計單位可向建設方準確傳達設計理念，建設方也可以根據自身需求，及時向設計方反饋意見，從而保證前期設計方案的進度得到把握。其次，在后期橋梁施工過程中，通過設計階段在BIM三維模型中對橋梁各模塊施工安全度的預先分析，可有效測試各模塊的施工危險程度，預先設定危險區域，保證后期施工階段風險因素得到控制。最后，在橋梁設計中利用BIM技術，設計單位可向施工方詳細展示設計思路及施工流程，同時施工方也可根據自身經驗及時發現設計問題，通過雙方信息交互，可以第一時間對存在較大施工風險因素的模塊進行調整，保證施工效率。

四、結語

BIM技術是橋梁工程設計技術發展過程中出現的新技術，其獨特的三維可視化功能，可以為橋梁設計單位與建設單位、施工單位信息交互提供有效的渠道。因此，在橋梁設計過程中，橋梁設計人員可依據橋梁工程具體要求，合理利用BIM技術進行三維建模，并結合校核檢查數據，不斷調整二維設計圖紙，從而為橋梁后期施工順利進行提供保障。