試論橋梁設計中BIM技術的整合應用

曹二星 劉瑞勛 安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司

1 前言

隨著中國經濟的持續發展，我國橋梁建設數量正在迅速增加，這也就對橋梁工程質量提出了更高的要求。為適應社會發展的實際需要，加強橋梁工程建設是大勢所趨。因此，要積極實施橋梁工程項目，將最現代、最高效的BIM技術應用于橋梁設計系統當中。

為了促進BIM技術與橋梁工程設計的緊密結合，有必要充分分析BIM技術與橋梁工程的特點，進而使BIM技術更好地應用于橋梁設計系統，最終實現提高橋梁設計水平的目的。

2 BIM技術應用實例

雖然有大量的BIM軟件，但在實際應用中，也需要根據不同的專業和項目選擇更合適的BIM軟件。在橋梁設計中，由于橋梁結構等因素，Bentley的應用比最常用的Revit更具適應性。本文以阿穆爾河橋為例，對BIM技術在橋梁設計中的應用進行實例分析。

設計團隊開發了一種標準化的3D建模方法，使團隊成員能夠高效協作。設計團隊對連續梁進行精確建模，以確保所需的精度。利用開放路徑的水平和垂直功能實現了底座的精確定位，并定制了60多種結構類型。

參數化建模技術的實施將團隊的工作效率提高了50倍。團隊分析模擬樁基礎、主梁和其他結構，優化阻力，液壓平臺結構的硬度和穩定性。鋼結構和結構加固的精確建模減少了浪費和再加工，從而節省了30t材料。在ProjectWise的基礎上，開展測繪、場地、子層、橋梁等專業信息交流與協同設計，創建一個通用數據環境，允許參與者實時共享、查看和更新信息。

這種協作環境不僅提高了建模效率35%，而且加快了每個管理團隊的決策速度。MicroStation創建項目5D進度監控、推送監控、質量檢查、成本管理和安全檢查的管理環境。實時審核和批準功能允許團隊更快地開展后續工作。

3 BIM技術在橋梁設計中的優勢

BIM技術是一種應用軟件技術，在整個工程建設過程中發揮著重要作用。BIM技術應用于橋梁設計的優勢在于以下三點。

首先，BIM技術融入橋梁設計體系，能夠確保橋梁設計的完善和標準化；其次，BIM技術的應用可以實現橋梁工程設計的進步和創新，具有很強的前瞻性；最后，BIM技術在橋梁工程設計中的應用，還可以使項目評審系統更加直觀，顯著提高工程造價的準確性。

3.1 協同設計

由于參與到橋梁施工的人員眾多，一旦他們之間的溝通和合作受阻，將直接影響到施工進度和施工質量，甚至還會引發各種質量和安全問題。BIM技術能夠滿足工程設計要求，確保設計單位和施工單位都能直接參與工程，解決施工中可以提前處理的問題，形成優秀的設計方案。BIM模型的應用還可以實現協同設計，促進橋梁工程質量和效率的全面提高。

3.2 有助于將設計成果轉化為實體工程

在進行橋梁工程設計的過程中，需要對橋墩等構件的整體部分進行充分的考慮，這些部件不僅種類繁多，而且結構也十分復雜，這就使施工難度得到了進一步增加。通過創建三維模型，可以直接展現出橋墩構件的具體情況，以滿足預判斷處理的要求。

此外，通過對設計進行及時的優化處理和基于三維技術進行的技術交底活動，能夠使施工人員真正理解到橋梁工程師設計的意圖，并最終將其完整轉化為相應的成品。

“這就是我們的撲克游戲，你們可以在本學期隨意使用。”盛旦老師說完，查理就成了第一個使用撲克牌的人。他掏出一張“可以隨時隨地放聲歌唱牌”，開始正大光明地唱起歌來。唱完后，盛旦老師走過來把查理這張撲克牌收走了。查理后來還用了可以睡懶覺牌、遲到牌等，很快他手上的牌都快用光了。

4 橋梁工程的特點

4.1 具有復雜多變的施工環境

通過對橋梁施工實際情況的分析可知，橋梁施工環境相對較差，復雜的施工環境將對橋梁的設計和施工構成嚴重威脅。這就大大增加了項目建設難度，并且目前從長遠來看，提出科學合理的橋梁施工質量監控體系是十分必要的，同時也要及時對工程施工環境進行考慮，進而使我國橋梁的施工水平得到有效的提高。

4.2 具有大量預制構件

橋梁施工中所需的預制構件數量非常大，這就給施工工作帶來了極大的困難。例如，在施工過程中，需要選擇先進、現代化的機械設備進行施工，將預制構件及時送到堆場以方便施工，這些部件需要施工吊裝設備進行安裝，這使得橋梁施工的難度大大增加。

4.3 結構設計較為復雜

橋梁工程結構相對復雜，設計難度系數較高，如采用傳統方法無法有效解決結構設計問題，為了提高結構設計質量，設計人員應考慮橋梁工程的施工環境，加強預制構件的質量控制，采用科學合理的方法，實現設計方案的高效、準確檢測。

5 橋梁設計中BIM技術的整合應用

目前，BIM技術在橋梁工程系統中的主要應用點在設計階段，從橋梁工程項目建設角度來看，BIM技術可以讓多人及時組成相應的團隊參與項目建設當中，并借助同一平臺實現信息的實時共享，容易及時發現設計中出現的問題，并提出具有科學性的糾正處理措施。

總體而言，橋梁工程設計階段BIM技術的設計過程主要有以下幾個方面：首先，對橋梁工程進行設計的過程中，隨著時間的推移以及建設技術的發展，其最大的革新在于要將傳統的二維圖紙轉變為三維BIM模型，并且要求各方在項目實施前提交合理的項目建議，確保設計工作能夠覆蓋橋梁的生命周期，進而使項目的成本控制得到加強，降低了工程設計的風險。其次，設計團隊必須意識到在設計階段應用BIM技術的重要性。

5.1 建立模型時要保證具有科學性

橋梁工程在使用BIM技術進行建模的過程中要注意科學性保障，對建模流程進行細化分解，這樣才能保證BIM技術的作用能夠有效發揮。

首先，要創建族庫。增強族的主體是使用公制結構柱的族模型創建的，創建它的困難在于加強對高度參數的科學控制。根據項目文件，墩身的實際高度應為低于參考標高的高度與高于參考標高的高度之差。加強對大多數高度的科學控制。其中大部分需要按照相應的順序鎖定在兩個立面之間，可以在不同的視圖中進行更改和調整。

其次，創建全局模型的每個構件族后，可以使用已完成的發布庫在Revit structure中構建結構項目文件，及時上載項目文件中的現有族庫，并科學地調整構件位置，最終實現整個橋梁的信息模型的獲取。

5.2 實現二維圖紙的自動導出

使用BIM技術設計橋梁工程時，使用連接到mutodesk Re?vit的軟件。在構建三維模型后，可以在平面、立面或剖面上自動生成三維模型。這項技術的應用還可以準確、快速地生成詳細的結構設計，可以滿足橋梁工程設計中對多變復雜結構的設計需求，并及時生成二維圖紙。該技術的應用還可以生成可以使用的詳細結構設計，使圖形和模型中的實際位置得到充分的展示。

5.3 實現對工程量的自動統計

隨著時代的變遷在橋梁工程設計的發展中，應重視對BIM技術的科學應用。可以借助BIM技術實現對橋梁建設中的相關數據和信息的科學化存儲。這些數據存儲在模型數據庫中，可以作為計算橋梁工程量的依據，進而使人為因素造成的誤差得到有效降低。

同時，在工程量發生設計變更的情況下，能夠產生真實、高效、準確的工程數據輸出，進而對項目的建設成本進行具有科學性的估算，最終實現橋梁工程施工方案的科學化設計。

5.4 實施協同化設計

協同設計是BIM技術在橋梁設計系統中的重要應用，協同設計也是實現BIM技術的重要途徑。它主要利用BIM技術大大增強了橋梁設計師之間的溝通，進而使設計沖突發生的可能性進行有效地降低，從而提高項目建設全生命周期的質量和效率。

借助云BIM協同設計平臺，可實現集中管理多個參與方。借助于BIM計算機模型，可避免重復建模問題的發生，進而使設計質量和設計效率得到顯著的提高。因為橋梁結構較為復雜，使得橋梁設計的難度系數較高。只有通過合理的協同設計，才能使橋梁工程設計的規范性和合理性得到滿足。

5.5 方便對橋梁設計進行修改

在整個設計階段，BIM技術的使用實際上是將橋梁工程集成到三維信息模型中。設計師在設計過程中將使用共享的三維模式進行處理。

通過合理使用三維模型，可以充分了解其他橋梁設計師的動態，并對沖突做出相應的調整，改變設計后也可以追溯到相應的人，原始的口頭溝通可以直接轉化為軟件系統的識別，為了充分提高橋梁設計的效率，有效保證信息的完整性和準確性，采用BIM技術后，為橋梁設計提供了方便。

基于不改變原有結構體系的原則，只需修改局部三維模型即可。在等待修改后，工程圖紙也可以自動更新，以便對當地規范進行調整和修改，最終提高修改后的施工效率。

6 結束語

綜上所述，工程設計環節對促進橋梁工程項目的高效施工有著極為重要的意義和作用。因此，要求必須要將具有現代化、基于信息建設的BIM技術滲透到橋梁設計系統中。

BIM信息技術模型用于集成和參數化各種復雜的橋梁部件，并在三維顯示平臺的基礎上進行相關梁設計，從而生成橋梁的BIM信息技術模型，確保橋梁設計階段的信息溝通，實時溝通與共享，最終實現促進橋梁設計與施工行業的高速發展。