基于BIM技術的市政道路橋梁設計探究

高紅娜

摘 要 BIM技術正在逐步升級完善，并逐漸成熟，將BIM技術應用于市政道路橋梁設計中，可以保證市政道路橋梁路線設計更加科學合理。這就要求在市政道路橋梁設計中深入探索BIM技術，以保證市政工程更好的施工效率和質量。首先簡要介紹了BIM技術的特點和設計平臺，然后闡述了在道橋設計階段，BIM技術在勘察、設計、造價、產出等方面應用的具體內容， BIM技術發展迅速，在一些工程領域取得了可喜的成果，但其在市政道路交通工程中的應用起步較晚，應用程度不高。本文以BIM技術為基礎，闡述了BIM軟件在市政道路交通工程中的應用方法和操作流程，有效地促進了BIM技術在市政道路交通工程中的進一步應用，為BIM技術的發展添磚加瓦。

關鍵詞 BIM技術 道路橋梁設計 三維可視化

中圖分類號：TU99;U445 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0057-02

BIM為項目施工管理的各個階段提供了強有力的技術支持，對整個市政行業傳統工作產生了巨大的影響和變化，對工程監理也產生了深遠的影響，使得城市工程建設更加完善和復雜。將BIM技術應用于市政道路橋梁路線設計過程中，可以有效地解決施工過程中的問題。通過三維建模技術，可以避免設計中的糾紛，大大降低安全風險。BIM技術主要應用于市政道路橋梁設計中，可以提高設計的準確性和綜合性。橋梁工程結構復雜，設計施工龐大復雜，工程地理環境復雜，耦合約束多。然而，BIM技術可以簡化這些復雜的關系，協調各種關系，因此受到了國內外學者的關注。BIM技術在市政道路橋梁路線設計過程中，通過自身的信息仿真模型，可以有效避免設計不當的問題。在設計過程中，我們會配合各種專業設計，及時發現和解決設計過程中的問題。

1 BIM技術概述

1.1 BIM技術概念

BIM技術全名為建筑信息建模，中文翻譯的信息模型，是指建立數字三維模型，以方便所有參與項目設計、施工和運營的各方施工方案的全生命周期，施工進度計劃等信息管理技術。BIM是在三維數字化基礎上發展起來的一種建筑信息模型。它可以收集、關聯、研究、分析建設項目的各種信息，并總結其一致性。特別是在關系復雜的工程設計中，BIM技術可以提高設計效率，優化設計步驟，保證設計的科學性。

BIM具有可視化、協調性、模擬性、優化性和繪圖性等優點，能有效避免實際施工與設計的不一致，大大提高工作效率和精度。它在住宅建設領域發展迅速，優勢明顯，但在市政道路工程中應用較少，更多的只是處于探索和模型化階段。市政道路工程專業較多，即使是一個小項目，也需要多個BIM軟件協同工作才能達到預期效果[1]。

1.2 BIM技術特點

BIM技術具有以下五個特點：（1）統一。傳統工程中，項目按專業細分，專業人員在自己的專業領域自行設計實施，造成信息兼容性差，為此，本文提出了BIM技術。首先建立了數字三維模型，然后在此模型上構建了所有后續的設計和實現信息;（2）集中。道路橋梁工程設計多個專業協作，建立BIM技術平臺后，各專業人員均在BIM技術平臺中進行設計實施，為項目管理人員實現了多環節、多層次、多渠道的資料的集中管理與存儲;（3）信息共享的多鏈路、多層次、多通道數據的集中管理和存儲。信息的高效流動需要實現信息的順暢共享，從而使其在不同的參與者之間非常順暢地流動，這大大提高了不同專業之間的協作能力;（4）信息壓縮。由于信息復雜、重復，管理難度很大，BIM技術需要專業人員平臺上完成，專員只需建立和修改與自己專業相關的信息，就會實現信息的壓縮;（5）相關性。信息的相關性是促進管理者管理項目的重要渠道。BIM技術模型實現了構件信息在設計中的相關性，便于模型的后期修改[2]。

2 BIM技術在道橋設計中的應用

2.1 地質勘察

道橋工程具有跨度大、分區分布的特點。沿線地形、工程地質條件差異復雜，將對線路設計、橋梁選型等產生重要影響。因此，將BIM技術應用于道橋工程地質勘察測量中是十分必要的。應用BIM技術建立地質環境數字化三維地質模型，實現真實環境的可視化，清晰直觀地顯示地質構造和水文地質環境，使設計和管理人員在準確分析地質問題的基礎上，設計合理的方案。同時，基于統一的平臺，便于人員在勘察、設計、施工等方面進行有效溝通，降低工程風險。

2.2 方案比較

道橋工程是一種財政性投資項目，可行性研究報告決定了項目的批準和實施。在編制和論證可行性研究報告時，將涉及總體規劃、國土資源、環保、區域規劃等多個管理部門和其他相關專業人員，對經濟、社會、生態環境、土地、能源消耗等相關指標進行綜合評價和比較，從而做出決策。在這個環節上，專業性和關注點有很大的區別。如何有效溝通，形成統一的認識，是傳統方案面臨的難題。BIM技術在三維可視化、信息數據庫集成和多方協作等方面具有先天優勢。在路橋工程可行性研究階段，充分運用BIM技術進行社會經濟環境信息化建設、發展要素調整、規劃投資研究、虛擬仿真、可視化模型建立等，以便于決策，為路橋建設的必要性和可行性分析提供了更為科學有力的途徑。

2.3 三維可視化設計與建模

BIM三維模型包含了工程的物理幾何、功能結構等豐富信息，集成了各種仿真軟件，具有較強的可視化能力。應用BIM技術可以實現道路交叉口和互通式立交匝道的三維顯示和動態更新，幫助工作人員充分利用土建單元，根據車行道、人行道，通過BIM模型的應用，使設計師的意圖得以完全傳達，設計結果更加立體、直觀、全面，解決了傳統設計方法表達不完整、不準確的問題，促進設計方與施工方的良性溝通。設計成果的三維展示提高了工程的實用性，縮短了施工技術交底的時間。基于施工圖的實時更新功能，為設計人員實現快捷方便的優化設計[3]。設計和施工過程的實時更新，為結構沖突的檢測分析和可施工性分析提供了條件，保證了施工問題的及時解決。

2.4 工程量及費用計算

在傳統的道路設計中，成本是根據工程量和定額人工計算的。閱讀圖紙和手工計算工作量要花很多時間。同時也存在計算精度差、工作效率低等問題。將BIM技術應用于道橋工程中，可以自然生成整條道路的路面工程、路基土石方、橋涵工程等數據，造價人員可以直接統計工程量數據，快速準確地完成造價計算。針對路線重新設計問題，只需更新道路模型即可實現構件信息的快速調整，大大提高了工作效率，使成本計算更加透明和規范。

2.5 圖紙自動輸出

BIM技術將傳統的二維設計形式從設計圖紙轉變為造型，將徹底解決施工圖不能很好地表達設計者意圖的問題，大大減少遺漏、錯誤等問題的發生，減少設計變更引起的圖紙修改工作量。通過BIM技術的應用，設計人員在完成路橋三維模型施工后，可以根據模型直接生成工程所需的相關圖紙，并具有放大詳圖尺寸的能力，實現圖紙輸出的全自動化[4]。

2.6 協同設計

市政道路橋梁單位各部門之間相互協調的工作模式還處于傳統階段。在各專業環節的設計中沒有明確的市政道路橋梁路線設計圖。通常情況下，專業之間的協調是在施工設計完成市政道路橋梁路線設計圖后開始的。這使得施工階段經常出現系統與專業之間的碰撞。市政道路橋梁路線設計一旦設計不合理或失去準確性，應及時修改，確保施工順利安全進行，可大大減少設計返工工作，幫助設計人員節省大部分時間，提高設計效率，避免施工延誤現象[5]。

3 結語

綜上所述，BIM技術具有獨特的優勢，可以使市政道路橋梁設計更加合理。目前，BIM技術在應用中還存在一些問題，需要認真探索，不斷升級和優化，才能更高質量地服務于市政道路橋梁設計環節。設計師應充分學習BIM技術，并在實踐中應用，共同努力，提高我國的建設水平。當然，BIM技術也是一種新技術，工程實施中出現問題是必然的，在應用中應做總結和歸納。

引入BIM概念，根據項目應用特點，合理地應用BIM軟件，直觀地表達項目，使方案設計的效率得到很大提高。由于BIM的協調性和繪圖能力，模型是一個整體，只要修改模型對應位置，就可以節省繁瑣的圖紙修改時間，工程師們就可以從機械圖紙修改工作中解放出來，做更有意義的事情。

近年來，BIM一直在如火如荼地進行。它可以解決工程中的一些問題，但也在一定程度上以形式漂浮，這一結果有很多原因，就個人體驗提出一些看法和建議：

（1）目前BIM軟件集成度不高，功能不完善。即使是一個簡單的項目也需要三種以上的軟件來完成。在某些情況下，現有軟件可能難以滿足，因此有必要進行二次開發。對于沒有編程基礎的工程師來說，仍然很難，軟件的學習和應用還有很長的路要走。

（2）要改變傳統的工程設計思想，適應BIM解決實際問題的總體信息觀念。

（3）BIM元素族、構件、模板等需要長期積累，才能真正提高設計效率。

（4）設計條件的輸入和設計結果的輸出需要項目各方的配合和標準的制定，才能順利傳遞信息數據。

參考文獻：

[1] 李瑞云.BIM技術在市政道路橋梁橋梁設計中的應用[J].交通世界，2020（20）：128-129.

[2] 董君，王志赫.高速市政道路橋梁工程建設中對BIM技術的應用實踐[J].市政道路橋梁工程，2017（04）：1-3.

[3] 劉智敏，王英，孫靜，等.BIM技術在市政道路橋梁橋梁設計階段的應用研究[J].北京交通大學學報，2015（06）：80-84.

[4] 王蒙，李軍華.BIM技術在市政道路橋梁橋梁施工階段的應用[J].市政道路橋梁交通科技（應用技術版），2018（10）： 61-64.

[5] 解曉明.BIM技術在山區市政道路橋梁工程項目全壽命周期管理中的應用[J].市政道路橋梁工程，2018（04）：296-300.