BIM在公路橋梁設計中的應用

王沖

摘 要：作為滿足交通需要的建筑物，橋梁務必要擁有可靠的工程質量，有效發揮出其所具有的使用價值。BIM技術是近段時間興起的一項技術，其不只是數據信息的共享平臺，也是一種十分重要的信息融合工具，從某個角度增加了模型運用的重復概率，并且可以減少模擬需要用到的成本經費。所以，運用BIM技術可以給道路橋梁施工上帶來很大的支持，也可能在很大程度上推動橋梁設計領域的不斷發展。本篇文章就BIM在公路橋梁設計當中的運用展開分析，希望可以給大家帶來幫助。

關鍵詞：BIM技術;公路橋梁設計;應用

Abstract： As a building to meet the traffic needs， the bridge must have reliable engineering quality and effectively play its use value. BIM technology is a technology rising in recent years. It is not only a platform for data information sharing， but also a very important information fusion tool. It increases the probability of repetition of model application from a certain point of view， and can reduce the cost and expenses needed for simulation. Therefore， the application of BIM technology can bring great support to the road and bridge construction， and may also promote the continuous development of the bridge design field to a great extent. This article analyzes the application of BIM in highway bridge design， hoping to bring help to you.

Keywords： BIM technology; highway bridge design; application

一、前言

BIM技術從2002年正式提出到現在，在經過多年來的發展，開始運用到建筑和機械這些行業，并取得不錯的成果。其整個生命周期的信息傳輸理念與可視化處理復雜空間位置關系這些優勢在工程建筑的多個領域開始得到運用[1]。對比建筑和機械這些行業小規模且結構較為繁瑣的特征，公路領域有著狹長帶狀的特征，所以BIM技術的運用開始的較晚，但是通過近些年的研究與嘗試，已然在公路橋梁設計當中的運用。

二、BIM技術在公路橋梁設計當中的運用

（一）工程概況

某個橋梁總長是6.35 km，主橋布置（80 m+165 m+430 m+165 m+80 m），這個橋梁分成雙層設計，上層是4車道客車線，下層是2車道貨車線。橋梁所能夠承受的恒荷載大概在100 t/米，活荷載30 t/米。橋梁1號與2號橋塔為H型的橋塔，1號主塔高為181.12 m，2號主塔高為194.58 m，詳細數據如表1所示。

（二）借助BIM技術的協同設計平臺搭建

借助現代化的測量技術，如航測遙感、無人機傾斜攝影、激光掃描等等，作為BIM模型的主要數據，基于協同平臺來創建環境模型。圖1就把數字化的勘察效果在協同平臺之上進行傳輸，確保各項設計能夠統一基礎數據。

橋梁專業的設計工作者借助BIM設計軟件，立足數字化勘察設計成效來展開設計，通過設計數據的同步生成橋梁方案當中的BIM模型，在協同平臺上把帶有各種專業信息的BIM模型和環境模型有效組合，建立具有大場景的BIM模型[2]。設計工作者需要結合專業特征，并運用模型來檢驗橋梁方案的有效性、設計的科學性，并且做好設計專業問題的推送以及模型的有效處理。借助協同平臺能夠確保設計中數據資源的唯一性，在很大程度上規避了因為數據無法同步而造成設計出現失誤[3]。并且運用BIM協同平臺，在通過設計工作者的確認以后轉交到下個階段的數字化成效，可以讓信息得以準確的傳輸。

（三）BIM技術在橋梁方案比選中的運用

針對公路橋梁工程而言，裝配式橋梁在整個橋梁當中有著較大的占比。所以在橋梁設計時期有很多的工作都集中于普通橋梁方案的制定當中。以往在公路橋梁的方案設計時，一般都會選用1∶2000地形圖與路線設計資料來進行，這種方式是可以加快地完成橋梁方案的制定，但是也有著設計意愿表述不清、橋梁建造物和被跨越物體在位置關系上不夠形象這些問題。借助所研發的路線軟件來做升級研發，在結束路程設計時只需要批量的設計對應的橋梁孔徑信息與中心樁號，不用再去做額外的工作，可一鍵生成相應的路線與常規橋梁方案模型。并且借助衛星圖像、航片以及激光點云數據這些生成了地形模型，把BIM方案模型和地形模型有效融合，進而評價與比較橋梁的方案[4]。借助以上的方案，能夠更為形象化的檢驗孔徑布置、上下構選型以及通航情況的科學性。

（四）BIM技術在鋼橋細節設計當中的運用

在公路橋梁的設計當中，如果碰到深谷、大河或是交通量相對較大且難以斷絕交通的跨線橋時，普通的裝配式橋梁就無法達成跨越需求。時常運用的橋型就有較大跨徑的剛構橋、斜拉橋、懸索橋以及鋼箱梁頂推的跨越方案。因為橋梁結構本身的復雜性，使得這種橋型設計當中時常會碰到較為繁瑣的節點設計。橋梁本身構件所存在的位置關系比較繁瑣，一般的二維圖紙無法較為細致地彰顯出位置關系[5]。

1. BIM技術在懸索橋實際節點設計當中的運用

在大跨徑懸索橋當中時常會運用鋼桁架主梁節點錨栓、索鞍這些部位因為其本身在空間建造上較為繁瑣，二維圖紙這部分的表述時常就引發一些誤解，讓橋梁的設計意向難以更好的傳輸到施工當中[6]。在白洋長江公路大橋具體的設計當中，主跨選用1000 m的雙塔單跨吊鋼桁架的懸索橋，借助Tekla與Revit軟件創建鋼桁架與索鞍的精細化模型，能夠更為精準地把設計細節闡述清晰，提升了設計和施工所連接的質量，對工程質量的提升具有很大的促進作用。

2. BIM技術在鋼箱梁細節設計中的運用

現下公路工程當中開始廣泛運用跨線設計，為了可以把跨越部分產生的交通影響最小化，鋼箱梁頂推方案具有的優點都體現出來。鋼橋梁通常是由頂板、底板、腹板以及縱橫板這些進行現場安裝，其內部架構縱橫交叉，并且對加工的細致性有了更高的要求。一般的二維圖紙主要將階段劃分為幾個具有典型性的橫斷面圖來表示鋼箱梁的主要構成與加工方案。鋼結構加工廠在看到設計圖紙時需要對圖紙做深入的設計，對于設計用意表達模糊的部分還應該持續和設計單位做多次溝通，這就在一定程度上加長了施工工期。在高速公路跨線橋中，工程能夠運用（44+70+36） m的鋼橋梁，設計時期借助Tekla軟件來完成鋼箱梁的設計，借助BIM技術在工程設計期間把結構設計和三維設計有效融合，借助三維模型來完成模擬拼裝之后再做碰撞檢驗，對于不達標的位置在設計時期及時察覺同時進行改正，最終做好三維安裝圖以供施工企業去加工拼裝，并且把設計數據傳輸到數控加工機床，完善相關信息，在很大程度上提升了設計質量，縮減設計和施工的交流協作，進而縮減工期，節省工程造價[7]。

（五）BIM技術在橋梁可視化技術交底中的運用

技術交底身為設計工作者和施工企業最直觀的溝通環節，能夠讓整體橋梁的設計用意與注意事項的有效表述，但是借助正常手段進行表述通常是用技術交底文件去描寫一些并不存在的物體。時常出現表意不明或是理解不清楚而致使施工存在問題，為橋梁施工質量帶來巨大的隱患。借助BIM技術來模擬有關的施工工序，形象地把設計人員的用意借助三維的方式來表現，在施工當中需要關注的地方都應做好提示，對于施工組織的設計與施工操作指導書中的重要步驟來制作相應的施工動畫，在很大程度上提升溝通的效率以及工程品質。并且，針對重要的施工工法和系統的施工工藝做成技術交底庫，在施工期間與其他相似工程運用時當作參考[8]。在京滬改擴建這類工程當中，對于拓展基礎承臺、橋面混凝土鋪裝層操作這些施工流程借助BIM技術來做可視化的交底，并取得了不錯的成效。

三、BIM技術在公路橋梁設計運用當中存在的問題

（一）軟件技術不夠成熟

線下可以運用到公路橋梁設計當BIM軟件大部分都是國外軟件，擁有一定的開放性，并且和我國規范的結合度并不高，本土化工作并沒有完成，應該依據我國規范與設計習慣對其功能做二次開發。

（二）硬件配置要求較高

因為公路橋梁自身所具有的特征，除了有公路橋梁已有的信息以外，還應該沿線附近的地質以及其他自然與人文信息，通常會造成模型的體量相對較大，在建模與有關信息處理當中應該配置更為優質的硬件配置[9]。

（三）缺少對應的標準

因為該行業發展相對較晚，對應的標準與規范都還沒有出臺，對功能的研究缺少較為明確的方向，對應的數據接口和數據格式、信息的交付指標不夠一致。當今社會還是將業主的要求作為主要導向，缺少一個較為總體的規劃和管理。

（四）對BIM領域從事者的要求很高

因為BIM技術牽扯設計、施工以及運營管理這些整個生命周期的建設工作，在設計當中的BIM運用就牽扯往其他時期的模型的信息傳輸，這就需要該領域從事者既了解工程每個時期的知識，還需要熟練對BIM軟件進行運用[10]。并且對部分功能點還應該配備對應的開發人員，以便于再次開發。

四、結束語

綜上所述，BIM技術是我國橋梁工程設計階段新興起的技術，其獨有的三維可視化能力，能夠給橋梁設計企業和建設企業信息交換給予更為有效的渠道。所以，在橋梁設計期間，相關工作者能夠結合橋梁工程所提出的要求，合理借助BIM技術來開展三維建模，同時依據校驗檢查的數據，持續調節二維設計圖紙，進而給橋梁后續的施工給予一定的保障。以上就是筆者結合多年從業經驗，針對BIM技術在公路橋梁設計當中運用，所提出的一些淺見，以供廣大該領域從業者參考。

參考文獻：

[1]周毅.BIM技術在公路橋梁建設中的應用[J].交通世界（下旬刊）， 2021，（2）：173-174.

[2]馬遙.公路互通匝道橋梁BIM建模方法研究與應用[J].山西建筑， 2021，47（5）：9-14.

[3]高世增.基于BIM的高速公路橋梁養護綜合管理技術研究[J].寫真地理， 2021，（3）：223.

[4]于鵬.公路橋梁項目設計階段BIM技術實踐分析[J].工程建設與設計， 2020，（9）：173-174.

[5]姚建斌.基于BIM的高速公路山區高架橋梁建設全過程集成管理研究[J].廣東交通職業技術學院學報， 2020，19（3）：19-22.

[6]周慧文，劉嘉鑫，魯同昊.公路橋梁管養BIM信息模型理論探索研究[J].城市住宅， 2020，27（7）：208-209.

[7]李鵬.BIM技術在高速公路橋梁施工安全管理中的應用[J].建筑工程技術與設計， 2020，（33）：1386.

[8]馬保林.分析BIM技術在高速公路橋梁施工安全管理中的應用[J].工程建設與設計， 2019，（4）：226-227.

[9]黃瑋征，董宇路，張錫霖.BIM技術在跨內河航道橋梁拆除施工中的應用研究——以上海浦星公路橋工程為例[J].土木建筑工程信息技術， 2019，11（5）：36-42.

[10]袁波.BIM技術在高速公路橋梁跨 G107 立體交叉工程建設中的應用[J].建筑工程技術與設計， 2019，（24）：1917.

陜西省交通規劃設計研究院，陜西 710000