BIM在桥梁工程设计与施工优化中的应用研究

摘 要：BIM使桥梁施工设计从传统的二维设计转变为三维设计，使用基于BIM的软件系统，先进行结构的三维设计，然后通过生成二维的工程图，再将工程图交付于施工现场。因此有效使用建筑信息模型（BIM），能够提高桥梁工程设计和施工设计的进程，另一方面，也能发现桥梁工程设计和施工设计中存在的问题，最终达到优化的作用。BIM将极其复杂、抽象的二维桥梁平面描述成细致、直观的三维桥梁模型，能够使得设计师对桥梁设计过程的把控更为高效、明确，从而减少设计的错误，提高设计精度和质量，最终让桥梁的设计更加精细化，让施工的工序也更加层次分明，从而加快了施工的进程。此次研究能够为较为复杂且大型的桥梁工程设计提供参考价值。

关键词：BIM；桥梁工程设計；施工设计；优化

引言：

随着社会快速发展，国内对大型桥梁的需求也是日渐扩大，越来越多的大型项目对桥梁设计和施工设计要求越来越高，传统的二维设计已经无法满足这些复杂且大型的桥梁工程建设了。譬如：中国杭州湾大桥、港珠澳大桥，这类型的大桥结构复杂，传统的二维建设难以发现其中存在的问题，只有通过合图这种笨且效率不高的方法才能发现设计中存在的冲突，项目管理人的经验则是实施施工规划的标准。显然，面对极其复杂的桥梁建设，用这种传统的方式目前已经无法胜任了。而随着BIM的出现，建筑信息模型（BIM）现在能将复杂、抽象的二维桥梁描述的较为直观，这样能让设计师对设计的整体过程把控更为明确，从而使得设计过程中的错误减少，这样建筑业才能随着高速发展的社会而更上一层楼。

一、桥梁工程设计与其施工的特点

桥梁工程设计首先面临的是极其复杂的地理环境，需要在复杂的地理环境上进行大型的工程建设，而随着桥梁工程设计的多样化，施工也是需要因地制宜的。

1.1桥梁工程的结构一般较为复杂

大型桥梁的建设都是以安全为主的，所以在建设大型桥梁时，为了增加桥梁的安全性，通常会在这类型工程建设中添加大量的构件，而构件与构件之间的衔接也是较为复杂的，所以在构件的衔接处通常会遇到许多问题，如：配筋、链接所产生的一系列冲突问题。以往遇到这类型问题，通常所采取的措施是使用二维图纸来解决的，用二维图纸往往会因为检测不到所有的问题[1]，而致使在施工过程中频频出现问题，这样最终所导致的返工、延误工期就得不偿失了，而用三维建模最大的优势便是即使在还未施工之前，已经可以检测出问题所在；用二维图纸进行修改难以保证设计的协调，而且还会延误施工的时间，因为二维图纸修改的效率实在是太低了，这复杂的结构设计无疑也增加了施工的难度，如果仅仅依靠项目经理以往的经验来处理，也是难以避免施工中的错误。

1.2预制构件多导致体积比较大

大量的预制构件在钢桥和钢筋混泥土应用是比较多的，构件通常来源于工厂，特殊情况下，会现场预制，之后便会采取运输方式，将这些预制构件运输到施工的地方进行使用，在施工现场直接使用的预制构件，往往其大小、尺寸和质量的要求比较高，否则，一旦出现不匹配，那么所引起的后果将不堪设想，如果通过修改图纸的方法，既费时又费力，还会严重拖慢施工的速度[2]；如果通过修改构件的方法，施工就会处于停滞状态，且在无形之中又增加了建造的成本。另外，预制构件的体积和重量都是比较大的，且数量繁多，这样预制构件的生产和运输就成了一个极大的问题，总的来说，这对施工现场的管理方式要求就显得极为严格了，什么时候适合运输、运输应该采取哪种路线，以及运输的预制构件的顺序，这些都是施工现场管理者所必须考虑的问题。还有一个不容忽视的问题便是大型构件的吊装了，可以说大型吊装的合理运输和安装才是施工进展顺利与否的主要环节，是直接影响施工质量和进度的，现场的施工管理者需要对以上种种问题进行一个精准的预算，如果仅仅只是依赖于过往的经验，是无法解决最终的问题的。

1.3施工的环境复杂多变

桥梁工程往往是建设在复杂多变的地理环境之上，譬如：山川、湖泊之类的，面对不同的地理环境，桥梁的工程建设往往也会有所不同，制定相对应的施工方案是为了在安全的前提下让施工进展顺利。因此，桥梁工程设计往往就会对施工管理者的要求比较高，经验丰富的项目经理才能凭借其过往经验制定一系列的施工方法，但由于桥梁项目往往面对的是复杂多变的环境[3]，所以即便是对有着丰富经验的项目经理来说，也只能当作一个全新的桥梁项目来处理，这样也就无法保障施工方案的可行性了。施工过程中，如果出现这类型的问题，就会造成工程成本增加且拖慢施工的进程。

二、BIM的桥梁设计优化和施工优化

桥梁设计通常分为3个部分，它们分别是初步设计、技术设计、施工设计。三维建模能让BIM技术和桥梁设计有效的结合在一起。具体原理为，利用BIM技术将二维图纸转变为三维模型，然后在三维模型的基础之上再来进行优化[4]。BIM技术能将施工过程中可能出现的问题提前发现并解决，这种化被动为主动的方式，不但能减少施工过程中所遇到的问题，也能够在最大程度上加快施工的进程。BIM技术所模拟的施工过程，能够减少安全隐患的发生，也让工程师提高了工作效率。BIM技术提高了施工的安全性也提高了施工的管理方式，最终让桥梁设计和施工在最大程度上得以优化。

三、结语

通过本文的细致分析，我们可以清楚的发现，BIM技术相较于传统二维图纸的方式，不论在施工方面，还是在桥梁的设计方面，二维图纸是远远不及BIM技术的。尽管BIM技术目前仅限于检测桥梁设计中所存在的问题，但随着社会的快速发展，国内大型桥梁工程的建设会越来越多，BIM技术在桥梁工程中的应用也就会越来越多。伴随着BIM技术的普及，BIM技术在桥梁工程设计和施工优化设计中的应用就会越来越广，最终提高大型工程的质量和施工进程。

参考文献：

[1]李红学， 郭红领， 高岩，等. 基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J]. 工程管理学报， 2012（6）：48-52.

[2]曹磊. BIM技术在桥梁施工中的应用[J]. 工业c， 2016（6）：00175-00176.

[3]赵亚宁， 赵星婕. BIM技术在桥梁施工设计中的应用研究[J]. 智能城市， 2016（10）.

[4]孔君. BIM技术在桥梁施工中的应用分析[J]. 工业， 2016（12）：00019-00019.

作者简介：

杨健民 ，1990.07.07 ，性别：男， 民族：汉族 ，籍贯：河南省郑州市，职务/职称：助理工程师 ，学历：硕士研究生