基于BIM技术的桥梁智能设计系统的研究与实践

任育林，胡哲卿

（天津市赛英工程技术咨询有限公司）

基于BIM技术的桥梁智能设计系统的研究与实践

任育林，胡哲卿

（天津市赛英工程技术咨询有限公司）

BIM技术开启了桥梁智能设计的新思路，通过应用建筑信息模型可快速实现桥梁工程的智能化设计及自动化绘图，能极大提高桥梁设计速度和工程质量，进一步改善桥梁工程的建设与管理水平。论文对基于BIM技术的桥梁智能设计系统探索的具体实践情况进行详细的分析。

建筑信息模型；智能设计；桥梁工程

1 BIM桥梁智能设计系统在桥梁工程中应用的必要性

桥梁在建筑行业里属于一种特殊的建筑构造，外在表象看似简单，实质复杂繁琐，需用心思考桥梁设计时它的承受力状态及别致造型，考虑桥梁具体施工过程中可能遇到的突发状况、操作过程中所要求的各种设施装备及到位情况。再者，桥梁多为腾空结构，施工及运营要十分谨慎，需要定期对桥梁进行详细地检测和维修，需相应专业人员进行细致地养护，杜绝安全事故，减缓桥梁损害程度。此外，作为国内交通系统节点工程的桥梁工程不仅仅是国家极度重要的土木工程基础设施，它还是关系到全国老百姓的民心工程。桥梁建设的大部分资金投入来源于政府资金，属于公共资源，桥梁建造的安全性、可靠性以及耐久性都应满足国家相应法律法规，需对老百姓负责。基于以上观点，提高桥梁建造的质量非常重要。因此，对引用新技术、新方法来改进提高桥梁设计是必须要进行的一项任务。采用信息化的建筑模型，可以大极大提高桥梁建设过程中的设计施工效率和施工运营安全，进而能大幅度地减少过多不必要的资金投入，合理使用社会各方面的资源，延长桥梁的使用寿命以及提高桥梁运营阶段的安全适用性。一个完善的信息模型，可以连接桥梁工程各个工作部分，实现合理化的交叉编辑，对桥梁数据的测量搜集、设计图样、桥梁设计的可视化、桥梁工程的价格管理以及后期的运营都能做出很大的改进，从根本上改变桥梁设计项目的工作环境。

2 BIM桥梁智能设计系统的功能

桥梁设计工作繁琐，需要搜集各种相关的资料与信息，桥梁设计工程师要准确分析计算桥梁结构不同工况下的受力、描绘桥梁的结构形状、确定桥梁详细尺寸等，这些工作对桥梁设计工程师而言不管是身体上还是精神上都存在着相当大的考验。基于建筑信息模型(BIM)桥梁智能设计系统，在相当大程度上可以减缓桥梁设计工程师的工作压力。该系统是为帮助桥梁工程设计师复杂和沉重的工作量所研发的，可以按照工作要求和规则进行智能化的方案设计，此方案的规划与精准度均能满足工程需要。同时，该系统还可以在计算机数字化的基础上构建所需的信息模型，不需要人工操作便可以自己独立完成桥梁的方案设计图、施工设计图等过程，它的便利性将桥梁设计工程师从劳累的工作流程中解放了出来。

此外，该系统可以实现多人共同协作，进而大幅度提升了桥梁方案的进度和精确度。它在勘察路线、水文、地貌等情况时，可以将这些数据资料与所设计的图形方案进行交叉编辑；也能与相关的道路设计软件进行有效地链接，还能帮助桥梁设计工程师高效率、高质量地完成工作。在桥梁方案设计的最初规划时，该系统可以协助工程人员智能化地选择桥梁建设位置，通过分析数据可以自动设计桥梁的结构造型、曲率半径以及桥梁的尺寸。本系统还能开发出强大的自动化绘图功能，使桥梁在具体实施的操作阶段，可以有效地与钢筋钢束设计完美地融合在一起，进而在计算机精确的计算下推算出钢束的配置数据，绘制出满足工程需求的设计图纸。

3 BIM桥梁智能设计系统的具体应用

3.1 自动化的绘图设计与资料整理

桥梁设计初期，需要搜集大量的数据资料进行参考整理，桥梁工程设计人员参照这些获得的信息开始工作，进行选址、设计路线、勘探水质等。最后需要将桥梁的设计样稿用图纸描绘出来，进而把采集的数据与桥梁图形有效地进行相互编辑。运用BIM桥梁智能设计系统可以借助它的自动化绘图设计有效准确地将桥梁设计工程人员对桥梁的构想一键勾勒出来，该系统的实际运用极大便利了整个桥梁在前期的工作进度。与此同时，在对桥梁设计进行大量的数据分析时，工程人员的工作能力相对有限，基于此系统强大的计算分析能力，可以协助工程人员更精准地计算数据，进而有效率地对桥梁设计的资料进行很好的整理，避免了数据资料的重复和错误。

3.2 智能化的结构数据配置

桥梁各个部分的结构设计都要经过精准的数据配置，才能在具体的实施过程中不会出现偏差。因此，在设计桥梁的具体细节构造中，不仅要对桥梁的中心位置进行观察，还要对桥梁所跨的道路、桥下是否有障碍物进行排查，确保桥梁工程的顺利建造和安全运营，保证桥梁的使用年限。BIM桥梁智能设计系统可以参照标准的构件库、设计原则库进行智能化的数据配置以及确定各部分的构件尺寸。构件装置通过计算机可以建立起桥梁信息模型，自动化统计关键的结构数据。此外，该系统还能在具体的桥梁建设阶段，智能化地对建造材料进行详细的数据配置，进而提高施工的工作效率，减少了具体操作中可能会遇到的困难。

3.3 精准的桥梁设计指标测量

BIM桥梁智能设计系统应用在桥梁设计中，能对桥梁工程的质量进行有效的把关，它可以对桥梁每平方米所需要用到的材料量、桥梁建造的厚度以及桥梁的承重力进行复查，测量各方面指标是否符合桥梁设计的数据范围。该系统对桥梁建造提供检测数据的功能可极大提高工程人员工作的合理性、安全性及经济性。

3.4 高效率协助团队工作

桥梁设计工作需要一个非常强大的设计团队进行有效地合作才能顺利进行。通常设计团队的成员主要包括总工、负责人、工程师以及管理员等多个角色，每一个职位都承担着自己对设计工作的相应责任。 BIM桥梁智能设计系统可以将这些工作人员进行有效地整合，统一到这个工作平台上高效率地进行合作。详细的分工流程明确了每个设计人员的任务，熟练而简单，分工又综合，大幅度地提升了桥梁建造的整个项目质量和进度。

4 BIM桥梁智能设计系统的实践

石家庄和平西路是石家庄市主城区北部的一条东西向贯通道路，东起石家庄市主城区西二环路，西至鹿泉区石柏大街，是石家庄市主城区与鹿泉区之间的一条快速通道，路线全长8.041km，期间共设置桥梁3座。本次BIM技术采用Bentley软件对其中西三环与和平西路相交处互通式立交部分进行设计，构建三维立交桥梁模型，效果良好。

5 结束语

BIM技术作为建筑行业信息革命的核心技术，它的采用对桥梁工程带来巨大变革，不但能达到常规设计的效果，还能将桥梁上下部各个构件进行参数化、集成化，按照设计规定约束组建，实现二维设计到三维可视化设计的转变，实现前期、设计、施工、运营全寿命周期桥梁工程效益的最大化。但是，建筑信息模型的桥梁智能设计系统在实际应用中还存在一些困难，如构件信息资源共享、系统拓展性、程序适应性等，需要建筑行业从业者不断实践和提升，努力探索。

［1］刘占省,赵雪锋.BIM技术与施工项目管理[M].北京:中国电力出版社，2015.

［2］BIM工程技术人员专业技能培训用书编委会.BIM工程师专业技能培训教材:BIM建模应用技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.

［3］王言磊,张袆男,陈炜.BIM结构:Autodesk Revit Structure在土木工程中的应用[M].北京:化学工业出版社,2016.

Research and Practice of Bridge Intelligent Design System Based on BIM Technology

REN Yu-lin, HU Zhe-qing

(Tianjin Saiying Engineering Consulting Co., Ltd.)

BIM technology has opened up a new idea of bridge intelligent design, by the application of the model building information can quickly realize intelligent design and automatic drawing of bridge engineering, bridge design can greatly improve the speed and quality of the project, to further improve the level of construction and management of bridge engineering. In this paper, based on the BIM technology of intelligent design system for bridge to explore the specific practice of a detailed analysis.

building information model; intelligent design; bridge engineering