BIM技术在桥梁设计阶段的应用分析

傅辅林

(湖南省交通规划勘察设计院有限公司, 湖南 长沙 410008)

0 引言

桥梁工程是土木工程项目开发中的基础设施,在建筑领域中占据重要地位。在科技迅速发展的今天,信息化技术在桥梁工程管理中的作用越来越突出,能够为工程项目质量安全提供技术保障。然而信息化技术在桥梁工程中发挥的价值作用有限,难以改变现实困境,需要应用BIM技术对整个工程项目进行信息化管理,以确保工程项目使用寿命与工程质量稳定。

1 BIM技术研究

自上世纪七十年代开始,BIM技术逐渐形成,成为建筑信息企业研究的重要领域之一。BIM技术贯穿工程项目整个过程,包括工程设计、施工及运维管理等。在工程项目数据开发应用方面,可以利用共享机制发挥信息价值,通过BIM技术对各项目阶段数据进行调整。在BIM技术应用研究方面,国外研究成果更多,研究领域更加广泛,很多国家都为推行这种技术提供政策支持。BIM技术是建筑信息化发展中的重要支撑技术之一,对土木工程建设具有重要影响。虽然国内建筑企业都在进行BIM技术探索,但建筑信息化应用程度偏低,并没有将信息化技术作用有效发挥出来。与国外发达国家相比,国内BIM技术应用研究仍然在探索阶段,整个建筑行业依然对BIM技术感到陌生。相关研究调查统计表明,国内建筑行业BIM技术应用还处于认知阶段与技术宣传阶段,在具体操作应用方面研究深度明显不足。尤其是在桥梁设计应用方面,相关实践研究成果稀缺,难以为实际工程项目设计提供指导[1]。在建筑工程设计应用阶段中,技术人员依然存在BIM认知不足,工作经验缺乏等问题。在BIM技术应用过程中,需要对数字信息进行合成处理,然后利用数字化技术进行项目设计、项目管理及项目施工等。在桥梁工程管理方面,操作人员可以通过BIM技术可视化进行体量、效果图及空间分析等。相对于传统设计方法而言,BIM技术在桥梁设计阶段中能够发挥的作用更加显著,有利于提高设计人员工作效率与质量。

在BIM技术开发应用方面,建筑企业依然存在模型设计问题、软件平台应用问题及设计标准不统一等。在桥梁工程施工应用方面,建筑企业一般都会利用BIM技术建立建筑模型,通过建筑信息模拟探索施工方案合理性,并对施工设计中相关数据进行调整,以确保施工进度顺利。但在实际工程项目施工应用方面,建筑企业BIM技术应用程度偏低,难以通过BIM模型为项目施工提供指导。虽然市场中有关BIM设计软件产品逐渐增多,但很多建筑领域软件设计平台还没有得到完善,导致建筑企业在BIM软件平台应用时经常需要转换格式,造成数据丢失问题。因此,在BIM软件设计平台应用过程中,建筑企业难以为工程项目数据完整性提供保障,建筑模型设计容易存在缺陷问题,无法为工程施工提供参考。在桥梁设计应用阶段中,BIM技术设计标准还没有得到统一,建筑信息企业在BIM技术应用时主要根据以往工作经验进行设计标准制定。因此,在BIM建筑模型对接时容易出现问题,这对BIM技术开发应用可能会造成一定阻碍。

2 桥梁工程BIM技术设计应用

2.1 BIM模型应用

在桥梁设计阶段中,首先需要进行BIM模型建设,对相关项目数据信息收集整理。在BIM模型应用过程中,必须根据桥梁结构进行BIM建模系统合理选择。针对BIM软件设计平台不够成熟的问题,建筑信息企业在BIM技术开发应用过程中需要深入BIM建模系统研究。比如在建筑桥梁结构部位提取方面,需要固定桥梁结构提取形式,便于技术操作人员进行构件对象提取。在桥梁设计过程中,需要从族的概念方面进行BIM技术开发应用。从桥梁工程领域来看,桥梁设计师与桥梁通等软件设计平台已经得到开发应用。但在实际BIM软件平台应用过程中,各软件只能进行图纸输出,无法相互连通,导致复杂桥梁工程结构设计难度增大。因此,在桥梁工程BIM模型建设方面,技术人员需要根据结构构件数据信息模型进行参数化建模研究,以加快BIM建模速度。比如在某桥梁改造工程项目设计方面,建筑信息企业可以通过专业BIM模型设计软件进行参数化桥梁结构组库建设,利用线路数据、测绘数据与地质数据等进行BIM模型构建[2]。在桥梁工程桥台与桥墩构建模型建设方面,设计师可以利用BIM软件设计平台API接口进行参数化钢筋配置模块开发应用。

2.2 工程量计算应用

设计师在利用BIM技术计算桥梁工程工程量时,必须遵循桥梁工程计算规范中相关内容,加强工程项目各部分模型尺寸工程量计算控制。比如在钢梁结构组合部分工程量计算时,设计师需要根据桥梁设计图示尺寸进行质量计算。在钢结构部分工程量计算时,操作人员需要面对的板件数量与板件规格相对较多,仅靠人工计算统计出来的结果容易出现较大误差问题,容易造成工程资源浪费问题。而将BIM技术应用于钢结构部分工程量计算中,设计师可以通过BIM模型直接获取板件数量,工程量计算结果更加精确。在BIM模型构建过程中设计师需要结合设计图纸将检查孔或者入孔等孔眼扣除掉,因此建筑信息模拟中钢结构质量与设计图纸计算工程量之间存在一定差距。在桥梁工程混凝土部分工程量计算方面,设计师需要对小箱梁结构进行计算分析。在小箱梁结构梁长统计方面,CAD图纸和BIM技术最大梁长存在一定差距,BIM技术工程量计算精度更高,在预制小箱梁体积计算方面数值相对较大,与桥梁设计图纸计算工程量之间差距较小[3]。在BIM模型放样方面,设计师主要以道路横坡与纵坡等要素进行精确放样,小箱梁梁体会在非平坡状态下出现倾斜现象,导致横坡方向梁体宽度拉长。在桥梁工程上部结构混凝土部分工程量计算过程中,设计师可以从BIM模型中进行小箱梁体积提取,其工程量计算结果与实际数值之间差距更小,计算结果更加可靠。

2.3 桥梁施工模拟应用

在桥梁工程施工模拟阶段中,设计师可以利用BIM技术对整个工程项目施工过程进行模拟分析。在具体操作方面,操作人员需要将各工程施工计划与三维建筑模型输入BIM软件设计平台中,模拟分析桥梁工程施工进度,并对施工进度协调性与合理性进行研究,从而调整工程施工方案。在桥梁工程施工管理方面,建筑企业需要结合地形及施工条件等进行施工方法研究。比如在大型构件吊装施工阶段中,必须对吊装工序进行合理安排,以确保工程质量安全。因此,在大型构件吊装施工前,建筑企业可以通过BIM技术进行吊装过程模拟,根据模拟分析结果进行吊装施工工序与施工方法合理安排。在桥梁改造工程施工设计方面,周边旧桥对改造工程施工具有一定影响,设计师需要利用BIM模型将工程项目周边建筑物等模拟出来,通过可视化功能进行施工现场模拟分析,及时发现工程施工过程中可能存在的问题。

3 结语

综上可知,BIM技术是建筑企业桥梁建筑模型构建中的核心部分,可以通过建筑工程信息将桥梁建筑物模拟出来。在桥梁设计阶段中,建筑企业BIM技术应用过程中可能会出现数据丢失、操作水平不足或者设计标准不一等问题,导致建筑资源共享难以实现,不利于桥梁工程未来发展。因此,建筑企业在桥梁工程BIM技术应用过程中必须加强BIM软件设计平台功能开发研究,注重BIM模型构建探索,通过仿真模拟确定各项目参数,从而为工程施工提供价值信息。