BIM在道路橋梁設計中的優(yōu)化運用

郝嘉瑋

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院工程設計中心 山西太原 030000）

0 引言

在新時期背景下，路橋設計的優(yōu)化創(chuàng)新成為大勢所趨，這將要求設計者堅持與時俱進的原則，樹立先進的設計思想，對整體設計模式進行優(yōu)化，靈活運用BIM技術為路橋設計提供充足的技術支持，延長路橋工程的使用壽命，使工程質(zhì)量得到進一步提升。

1 基于BIM的橋梁設計流程

在CAD技術的基礎上BIM技術誕生，作為多維模型集成技術，可對建筑工程進行數(shù)字化描述，構建信息化數(shù)字模型，在項目設計、施工與運營管理中得到廣泛應用。在路橋工程設計階段，將BIM技術應用其中可更加直觀形象的了解現(xiàn)場地質(zhì)情況，以免不良地質(zhì)影響工程順利開展，該技術可迅速獲取地質(zhì)特點并反饋給設計人員，設計師根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定合理的設計方案，從而加快工程進度，提高工程設計與施工質(zhì)量。

現(xiàn)階段，BIM技術主要適用于路橋工程的設計階段，從整體工程建設層面來看，該技術有助于設計團隊的組成，在同一協(xié)作平臺中進行信息交流與溝通，事先發(fā)現(xiàn)錯誤與漏洞，并及時采取措施解決。在BIM技術基礎上，橋梁設計的主要流程為：第一步，改變橋梁設計的核心，由原本的二維圖紙改為三維BIM模型，在項目正式開展之前，各參與方均可對設計工作提出意見或建議，將設計工作納入到橋梁全生命周期中，有助于降低投資成本、控制風險；第二步，在工程正式設計之前，由設計團隊建立BIM平臺，將各項工作在上一階段的基礎上進行細化，確保信息完整與溝通順暢；第三步，借助BIM平臺，在相關軟件的輔助支持下，充分發(fā)揮結構受力、工程統(tǒng)計、碰撞檢查等功能，使設計流程得到進一步優(yōu)化和完善[1]。

2 BIM技術在路橋設計中的應用方法

在路橋工程中，主橋鋼箱梁的內(nèi)部結構較為復雜，對工程整體質(zhì)量具有決定作用，對設計方面也提出較高要求。對此，可將BIM技術應用其中，通過構建BIM模型，對橫隔板與頂板進行三維處理，有助于設計團隊中多成員、多系統(tǒng)之間的三維協(xié)同操作，以剖面圖為參考檢查鋼箱板的細節(jié)，以免出現(xiàn)設計失誤，促進設計質(zhì)量與效率的提升。

2.1 模型構建

在BIM模型構建中，主要包含以下內(nèi)容：首先，建立族庫，采用公制結構柱族樣板建立墩身，嚴格控制高度方向各項參數(shù)的聯(lián)系，當族構件加載至項目文檔后，墩身現(xiàn)實高度應處于參照標高范圍內(nèi)，高度參數(shù)應在標高最大值與最小值之間，并按照順序排列鎖定，在不同視圖中進行修改；其次，當模型中構件族創(chuàng)建完畢后，利用族庫在RevitStructure中創(chuàng)建結構項目文件，將創(chuàng)建好的族庫載入項目文件中，對各個構件的位置進行調(diào)整，獲得全橋信息化模型，將建造過程與結果在虛擬環(huán)境下提前展示出來，有利于減少日后真實結果造成的損失與遺憾。

2.2 導出二維圖紙

在BIM技術的基礎上，利用Autodesk Revit系統(tǒng)軟件，可在構建三維模型之后，在平面、立面、剖面等多個方面自動生成二維圖紙，并滿足個性化的空間需求。與此同時，該技術的應用還可在較短時間內(nèi)生成細致的構造圖，并將各項內(nèi)容在模型或圖紙中的位置進行標記。

2.3 工程量統(tǒng)計

在BIM技術的應用可對路橋工程中的全部信息進行存儲，使其匯集在模型數(shù)據(jù)庫中，使工程量得到精準計算，與以往人工計算相比，可使計算工作量降低，還可避免人為失誤造成的誤差。除此之外，真實可靠的工程量數(shù)據(jù)可為設計提供更加有利的參考，準確的估算施工成本，制定成熟可行的施工方案[2]。

2.4 協(xié)同設計

通過BIM技術的應用，有助于協(xié)同設計的實現(xiàn)，該技術有助于設計者之間的溝通，減少設計工作中沖突與摩擦的產(chǎn)生，還可使項目全生命周期的質(zhì)量與效率得以提升。此外，還可搭建Clound-BIM信息化平臺，借助該平臺實現(xiàn)多方的集中商討與設計，利用BIM信息技術模式，有效規(guī)避重復建模情況發(fā)生，使設計效率與質(zhì)量得到切實保障，真正實現(xiàn)簡約高效的協(xié)同設計。在橋梁工程中，由于結構設計自身較為復雜，設計難度較大，更應在BIM技術的支持下進行協(xié)同設計，使設計工作更加規(guī)范合理。

3 路橋工程中BIM技術的優(yōu)化運用

在明確認識BIM技術流程與應用方法的基礎上，為了路橋設計的順利開展，還應對整體設計模式進行優(yōu)化。在設計工作中，應根據(jù)實際情況進行BIM技術分析，確保該項功能在數(shù)據(jù)支持、現(xiàn)場分析與科技研發(fā)中得到充分應用，為路橋設計提供有力支撐。

3.1 在數(shù)據(jù)支持中的應用

在路橋設計工作中，應按照實際設計需求，將BIM技術應用到數(shù)據(jù)支持之中，在整體數(shù)據(jù)基礎上，提高路橋設計實效性。在具體應用過程中，首先要意識到路橋工程設計的潛在問題，如工程量變化較大等等。對此，可利用BIM技術對工程量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和評估，將二維圖紙轉變?yōu)槿S立體模型，使設計者能夠清楚看到各個構件間的聯(lián)系，提高設計合理性，利用虛擬仿真技術為工程設計提供數(shù)據(jù)支持，便于設計工作的開展，使工程整體設計效果得到顯著提升。

3.2 在施工現(xiàn)場分析中的應用

在路橋工程設計階段，將虛擬技術應用其中有助于設計優(yōu)化，幫助設計人員更好的了解施工現(xiàn)場實際情況，包括地理條件、地質(zhì)情況等等，并有針對性的進行現(xiàn)場分析，結合實際情況調(diào)整設計思路，增強設計可行性與合理性，使工程設計成本得到有效控制。將BIM技術應用到工程現(xiàn)場分析中，可及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工存在的問題，有效降低返工和工程變更的概率，促進項目集約化管理的落實。對于出現(xiàn)工程變更的情況，可及時設計相應的方案，為工程設計的良好開展提供技術支持。在項目組織協(xié)調(diào)方面，設計者也可利用BIM技術了解更多信息，為路橋設計方面的物料運輸、機械運送進行合理安排，通過統(tǒng)籌規(guī)劃加快施工進度，降低施工風險，使項目設計質(zhì)量得到極大增強[3]。

3.3 在路橋科技研發(fā)中的應用

在路橋工程設計中，BIM技術不但在設計階段得以應用，在科研方面也具有重要作用，將該項技術應用到科技研發(fā)中，有助于研發(fā)工作健康高效開展。對此，在路橋三維建模、中心線、橫斷面與地形圖設計等多個方面，均可引入BIM技術，實現(xiàn)對各個設計要點的優(yōu)化，使整體設計質(zhì)量再創(chuàng)新高。當前，BIM技術在路橋設計工程中得到廣泛應用，根據(jù)工程案例可知，常規(guī)橋梁結構與其他建筑物相比更加復雜，對工程質(zhì)量提出更高要求，BIM技術面臨的挑戰(zhàn)也隨之增加。在實際應用中，還應做好設計人員的培訓教育工作，為設計師提供科學專業(yè)的技術指導，使其具備高超的BIM技術應用能力，提高科研工作實效性。例如，BIM技術在地形圖研發(fā)中應用，可為路橋工程的各項工作開展提供便利，獲得良好的施工效果，同時還為設計工作的持續(xù)優(yōu)化提供有力條件。

3.4 在其他方面的應用

BIM技術在路橋工程中的應用范圍較廣，除上述三者之外，還在以下環(huán)節(jié)中得到高效利用，具體如下：

（1）路橋結點板件關系檢驗。在實際施工中很可能在結點處出現(xiàn)板件交叉、造型復雜等情況，利用BIM技術便可清楚的看到橋梁內(nèi)部構造，有效處理路橋碰撞問題，使此類難題得到妥善解決。

（2）獲取場地與地層信息。在路橋設計優(yōu)化中，BIM技術的應用可更加直觀形象的獲取某些地質(zhì)構造與異常地質(zhì)情況，設計者對整體場地信息有充分的把握，有助于設計出最佳布置效果，避免重復創(chuàng)建，使工作效率顯著提升。

（3）鋼箱梁板件關系檢驗。一般情況下，BIM技術的設計優(yōu)化主要體現(xiàn)在構造復雜交錯的主橋鋼箱梁中，因為其對整體橋梁質(zhì)量與安全具有直接影響，應充分利用該技術的作用與優(yōu)勢，檢驗橫隔板、腹板與頂?shù)装逯g的關系，并發(fā)揮剖面圖的輔助作用，對鋼箱梁板件的細節(jié)進行檢查，促進整體設計效果的提升，如圖1所示[4]。

圖1 主橋鋼箱梁

4 結束語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，BIM技術的地位不斷提升，將其應用到路橋工程設計之中，有助于獲取更多真實可靠的相關信息，為設計人員的方案制定提供有力的數(shù)據(jù)參考。通過構建BIM數(shù)字化平臺，確保信息完整與溝通順暢，使設計流程得到進一步優(yōu)化，促進建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。