BIM 在道路橋梁設計中的優化運用討論

鐘世斌

（浙江西城工程設計有限公司 桐鄉分公司，浙江 桐鄉 314500）

在城市化進程飛速發展的今天，路橋工程項目日趨增多，在設計要求以及設計標準上更是提出了更高的要求。如果只依靠CAD 為主的橋梁設計模式，已經難以滿足新時代對于各項設計的直觀展示的需求。在此背景下，BIM 技術發展迅速，從而促使橋梁設計從二維模式正式進入三維領域。可以說，BIM 技術已經成為我國建筑領域較為熱門的技術之一，在民用建筑中也不斷得到普及，尤其是在相關部門的推動下，這項技術已經從建筑領域拓展到公路、水電以及鐵路等各個行業，其中橋梁工程應用極其廣泛，尤其是山區鐵路、公路以及高速鐵路建設等項目的橋梁工程設計、施工以及運營各個階段，都為工程建設提供較好的技術支持。

1 BIM 技術應用于道路橋梁設計的基本概述

BIM 技術是基于CAD 等多項技術發展起來的一種多維模型信息集成的綜合性技術，能夠將道路橋梁的工程細節通過數字化的描述構建成數字化模型，并實現建設項目在設計、施工和運營等各個階段的可視化表達和有效性管理。

例如主橋鋼筋梁的構造就十分復雜，對于橋梁的整體質量至關重要。在設計的過程中，通過BIM 模型能夠將橫格板和頂板間的關系進行三維化呈現，從而促進專業內多成員之間以及多專業多系統之間的協同性設計，并根據剖面圖對細節進行詳細檢查，有效避免出現設計失誤，實現質量和效率的提升。[1]也就是說，BIM 技術應用于道路橋梁設計，不只是通過簡單的模式將各類數據資料通過特殊的手段進行合成，同時更關鍵的是將把這些數據資料的合理化應用以及工程項目的設計流程、管理模式以及建造方案等都通過數字化渠道進行整合，能夠給橋梁項目設計階段提供效果圖、預覽空間格局、體量具體化等各方面的內容，并且通過可視化的方式直觀呈現，有效推進項目進度，降低工程風險。

2 BIM 技術應用于道路橋梁設計的主要特點

2.1 設計人員快速獲取更精準的數據

BIM 技術具有共享性，是一個集聚了海量信息的知識資源庫，能夠在橋梁設計階段各項決策中提供重要的參考依據。其中，最顯著的一個特征就是精確度較高，通過使用BIM 技術能夠更準確計算出具體道路橋梁的工程量，同時能夠將平面設計通過相關軟件轉化成三維立體設計，并將各個部件之間的構件模擬聯系在一起，從而將整個工程實現數字化虛擬呈現，對于橋梁工程設計過程中投資結構優化以及施工組織優化等都具有重要促進作用。與此同時，通過虛擬仿真的手段能夠得到更準確的數據支撐，保證工程進度，有效減少環境污染。[2]

2.2 設計工作實現集約化管理

BIM 技術具有強大的虛擬分析能力，同時能夠直觀實現設計理念的表達，將道路橋梁設計過程中可能存在或隱藏的問題直觀呈現，設計人員可以及時得到反饋并進行整改。與此同時，在細節設計中，BIM 技術能夠更清楚地掌握橋梁結構中各個部件的具體情況，為一些繁雜難題的解決提供有價值的參考數據。因此，能夠更有效保證工程的整體質量，同時能夠實現橋梁工程設計的集約化管理，在實際應用中有效解決施工中的許多問題，并據此制定出具有可操作性的指導規劃。

2.3 實現多部門協同設計

在橋梁道路橋梁設計過程中，牽涉到多個設計單位的多個設計人員，通過BIM 技術能夠有效整合設計者以及設計單位之間的溝通機制，更有助于實現同步的協同設計，有效避免在設計工作中出現的沖突或摩擦，進一步提升項目全生命周期，保證設計質量。同時，可以搭建信息化共享平臺，通過該平臺實現集中商討與協同設計，并通過BIM技術的模式，有效避免重復建模的過程，有效提升設計的效率，使得各項設計工作更加規范和合理。

3 BIM 技術應用于道路橋梁設計優化的具體策略

就目前而言，在道路橋梁的設計過程中，BIM 技術已經得到廣泛應用，而從諸多實際的工程案例分析可知，橋梁的結構比其他建筑物更加復雜多樣，施工構件多，施工過程更復雜，人員物資以及設備的調配更繁瑣，且對工程質量的要求會更高。因此，BIM 技術在應用時將面對更大的挑戰和更嚴格的要求，需要走向“創新化”和“協同化”的發展道路。

3.1 進一步優化道路橋梁施工模擬，快速完成數據統計

為有效保證道路橋梁的施工進度和施工質量，在設計階段需要進行詳細的施工技術改進和流程優化，有效應用BIM 技術對施工方案進行仔細檢查，并對不同區域的道路橋梁的具體情況進行科學的評估，作出有效的改進、完善和創新設計，不斷通過模擬手段優化各項細節，以期最大程度上制定出更科學的施工方案。在此過程中，要加強對于各項施工數據的運行管理，有效避免因為施工數據交流問題而導致的質量問題和安全問題。[3]

3.2 依托共享設計平臺，針對設計方案各抒已見

BIM 技術在橋梁工程的設計階段，從整體層面來講主要是更有助于設計團隊的組成，可以通過寫作平臺實現信息互通，并有效發現錯誤以及漏洞，及時采取措施解決相應問題，在設計過程中要遵循一定的流程。第一，這種方式將改變橋梁設計的核心，從傳統的二維圖紙設計轉變成三維BIM 模型的創建，且在項目正式開始之前就應該組織參與各方對設計工作各抒己見，并將設計工作納入整個道路橋梁工程的全生命周期，能進一步降低投資成本，有效控制風險。第二，工程進入設計之前，團隊應該建立BIM 平臺，并對其進行細化，從而確保溝通順暢。第三，通過BIM 信息平臺在相關設計軟件的支撐下，充分發揮結構受力、工程統計以及碰撞檢查等具體功能，進一步優化設計流程。進入設計后期，應該從平面、立面以及剖面等多個方面生成二維圖紙，并通過較短時間生成更細致的構造圖，在模型或者圖紙中標記相關內容。

3.3 規范技術標準，統一輸出形式

橋梁道路橋梁行業的發展過程中，BIM 技術在項目的設計以及施工環節中將得到更廣泛的應用，科研人員也將基于實際需求研發出更多匹配時機的插件或接口，這種形式將在一定程度上增加設計人員之間的溝通難度。要有效提升BIM 技術在設計階段的溝通效率，設計人員就需要從眾多的BIM 軟件中挑選出符合一定的技術水準和具體要求的技術，并有效統一相關的插件和接口的具體輸出形式，提升各項軟件之間的兼容性。另外，隨著工程結構形式的日益復雜，對于施工水準要求也將日趨增高，BIM 技術的應用難度會更大，在實際的設計過程中，要持續加強協同化工作模式的打造。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

以某高速公路道路橋梁設計為例，該橋梁總長420m，橋梁結構為預應力鋼筋混凝土連續梁結構，設計比較復雜。此外，橋梁跨越高速公路，為避免出現碰撞問題，需對橋梁合理設計。對工程設計方案進行優化時，選擇BIM 技術作為支撐，通過對數據進行大量分析與數理，構建可視化模型，對施工現場整體情況進行模擬，掌握現場實際情況，對方案不斷優化調整。

4.2 BIM 技術的具體應用

首先，在橋梁設計方面，保證了橋梁設計的科學性與合理性。施工過程中，對施工整體情況能夠充分考慮，通過優化設計保證橋梁設計方案的科學性，進一步優化道路橋梁設計工作，保證道路橋梁高效穩定的運行。

其次，在工程設計數據支持方面，BIM 技術能通過數據與技術量方面，使道路橋梁設計合理性得到提升，與施工現場實際情況更加契合。任何施工方案在實施中，會因施工現場實際情況的變化出現各類問題，導致工程進度、成本、質量等收到影響。BIM 技術則能夠通過數據分析，建立三維立體模型，通過可視化的模型對工程進行模擬，了解設計方案中的不足，并進行改進，直至設計方案達到最優化的效果。

第三，在施工現場分析方面，道路橋梁設計中，優化設計是關鍵環節，設計中需對地質條件、地理環境等因素充分進行考慮，才能更好的對自身的設計思維進行調整，設計出可行性更高的方案。所以，對于設計師而言，在設計前需要對施工現場實際情況充分了解，而BIM 技術在應用中，則能夠對設計師收集到的施工現場數據、信息進行深入分析與挖掘，并通過可視化技術，幫助設計師更好的了解方案中存在的問題，靈活變動設計方案，從而對道路橋梁工程的推進起到促進作用。在項目組織協調中，設計人員同樣可通過BIM 技術對更多信息進行掌握，實現對施工現場整體情況進行全面了解的目的，對施工中可能存在的風險問題最大限度的進行規避，提升整體設計水平。

最后，在道路橋梁設計科研方面，BIM 技術同樣有較高的應用價值，能夠保證研發工作的順利開展。通常在道路橋梁中心線設計、三維建模設計等環節，都會用到BIM 技術。需要注意的是，BIM 技術能否有效應用，與設計人員密切相關，所以作為設計人員而言，要通過不斷的學習與提升，對BIM 技術更好的掌握，提升自身的專業技術能力及設計水平，在實際設計工作中能夠對BIM 技術有效進行應用，才能使設計質量不斷提升。

5 總結

綜上所述，BIM 技術在道路橋梁設計中的優化應用能夠進一步提升道路橋梁設計方案的模擬，并快速完善相關數據的統計和計算，加強對于施工現場的技術指導。在全新形勢下，將構建創新型協同化的工作模式，不斷推進BIM技術在路道路橋梁設計中的應用效率，有效保證建造項目的質量，推動道路橋梁行業獲得穩步發展。