橋梁工程全生命周期中BIM技術的研究和應用

楊志輝

摘要：隨著信息化時代的到來，科學技術已經成為帶動產業發展的第一生產要素。在橋梁建設工程中，現代使用的各種新技術產生的各種新產品成為了現代橋梁建筑的首要選擇，BIM技術為應對這一時代發展要求也就應運而生。隨著我國經濟建設的快速發展，大型橋梁的建設越來越多，比如港珠澳大橋、各種長江大橋等，這些橋梁的建設會非常復雜，因其跨度大和造型獨特，采用傳統的方式對其進行設計是相當困難。因為大型橋梁在設計過程中不僅要能滿足精細化和復雜化的構件需求，還要能夠與地理環境相符合。傳統的橋梁設計中主要使用二維圖紙進行呈現，對于相當復雜的橋梁來講，比如其存在彎曲扭轉形狀，采用二維平面圖是很難表達出其實際的效果，其構件在空間上的位置也難以表述，總體來講傳統使用二維平面圖進行表達的方式不直觀、不精確，難以發現設計圖紙的實質問題。在施工過程中就會存在很多問題，從而造成工程質量出現問題。然而BIM技術隨之不斷發展，各種功能不斷強化，具有計算穩定和精確的效果，將其運用到橋梁設計中能夠發揮重要作用，從而設計出更加穩定、安全的橋梁模型，能夠保障橋梁的穩定性和耐久性。

關鍵詞：BIM技術;市政橋梁;設計實踐

引言

在經濟快速發展過程中，相應增加了橋梁工程數量。橋梁工程會受到多方面影響，尤其是自然環境的影響，當處于惡劣天氣時，會使橋梁受到不同程度損害。此外，地質災害與人為操作也會對橋梁結構造成破壞影響，降低橋梁安全性能，甚至還會使橋梁出現坍塌事故，嚴重威脅行人的生命財產安全。基于以上方面，必須注重公路橋梁設計問題，確保整個施工建設的穩定有序開展。通過應用BIM技術可以改善橋梁設計與實踐問題。傳統橋梁工程建設采用CAD技術制作二維圖紙，通過專用軟件轉化為三維圖紙，為技術人員提供參考。傳統設計與施工模式復雜，且存在不足和弊端。若CAD制圖錯誤，將會導致后續三維成圖錯誤。由于三維成圖存在不可逆特點，上述問題都會影響橋梁設計效果。

1BIM技術簡述

BIM技術其通過構建完善的三維數據模型，在計算機上進行模擬仿真，對相關數據信息進行處理，使橋梁建筑工程信息化發展，有效規避了大多數現實中存在的各種風險和不利因素，這一技術已經成為了橋梁設計行業的必然選擇，隨著現代科學技術的發展，這一技術正在進一步改進和更新，也使得這一技術為橋梁工程設計更加的高效準確，為橋梁工程提供了安全保障。BIM是一種集成技術，通過將橋梁的多維信息導入計算機內，在軟件上進行模擬生成，已然成為了現代橋梁工程建設的一個有效途徑，但也由于該體系存在著多個層次，橋梁設計的初級階段數據需要進行集成，然后層層遞進，最終進入信息平臺內進行管理。在這一過程中，還會出現累積和更新的問題，技術難度相對較大，實現起來并不容易。

2橋梁工程全生命周期中BIM技術的研究和應用

2.1? 模型建立

橋梁的BIM模型建立需要結合橋梁結構形式以及施工過程的各種因素，通過建模軟件AutodeskRevit建立承臺、標準梁、走道板等各類橋梁構件的參數化族庫，制定相關的視圖及明細表樣板，并根據地質測繪基礎數據和參數化族庫建立橋梁的BIM模型。另外，設計人員可以利用建模軟件的API接口開發橋梁各部分的配筋模塊，對于鋼筋圖的設計生成、鋼筋數量計算以及實體鋼筋的快速布置都具有指導意義。

2.2? 施工過程模擬

橋梁工程項目因規模龐大、環境復雜以及涉及專業較多等因素，所以在施工設計及施工過程中必須協調好各專業間的影響，合理制定施工計劃才能保證整個工程的順利完成。通過BIM技術的實際應用，可以實現施工過程的模擬。通過在AutodeskNavisWorks中導入不同專業的三維模型和施工計劃，系統自動模擬各專業的施工進度，并可以分析各專業相互的配合是否協調，工程施工進度是否合理。通過BIM技術對整個施工規程進行模擬，對橋梁工程項目的質量進度安全等各個方面都有很大提高。

2.3? 橋梁模型計算

在橋梁設計過程中，還要考慮到橋梁的整體穩定性和強度是否符合規定等，還需要檢測構件是否滿足要求。然而當前有限元分析軟件和BIM建模軟件之間還不能進行信息傳遞和互導，就不方便分析橋梁整體結構，即使BIM技術中包含一些有限元分析功能，但是其功能在分析整體結構時效果不是很好，與MidasCivil軟件相比，BIM中的有限元分析功能非常差，并且也缺乏橋梁相關的技術支持。對于驗算橋梁的局部構件，可以通過使用之前的橋梁三維模型和BIM技術中的有限元法分析軟件。比如，在橋梁設計過程中，首先會建立三維模型，然后對需要驗算的構件使用切割功能進行局部切割，將切割構件導入到CATIA軟件中的某個模塊，然后進行有限元分析。

2.4? 建立BIM云平臺，加大專業協調度

橋梁工程設計的復雜性比較大，信息整合量多，從而導致協同設計難度大。傳統橋梁設計的信息管理多采用人工管理和處理，會降低信息整合效率，信息傳輸效率低下。通過應用BIM技術，在項目內部建立BIM協同平臺，將不同專業部門所收集的數據傳輸到云平臺中，通過BIM技術當中的云計算功能和云平臺功能，提升信息管理的高效性和安全性，便于獲取信息數據。在工程后續設計中，不同專業技術人員可以在云平臺上下載信息圖紙，通過BIM繪圖軟件建立三維信息模型。不同專業部門和技術人員都可以在云平臺上分析和討論模型存在的問題，按照修改意見對信息進行更新，以此提升工程設計效率。然而需要注意的是，BIM協同技術處于發展階段，需要接觸國外技術支持，技術和軟件均不成熟。在后續發展中還應當開發自主平臺，增加新功能。

結語

綜上所述，橋梁工程建設城市現代化建設中占據重要地位，通過橋梁工程設計能夠促進城市發展，緩解交通壓力。在橋梁工程設計中應用BIM技術，既能夠提升設計效率，還能夠維護結構安全，降低施工安全風險與成本支出。由于我國BIM技術處于探索階段，仍然存在較多問題，在實際應用中必須進行優化改善，全面發揮出BIM技術在橋梁工程設計中的作用。

參考文獻：

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