基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究

2018-11-01曹磊

中国房地产业 2018年20期

文/曹磊

前言

随着我国社会经济的不断发展，我国的桥梁建设工程也逐渐增多。而在桥梁工程的设计过程中，需要对各方面的因素或者条件进行充分的考虑，这样才能够确保后期的工程得到顺利的开展，但是随着时代的进步与发展，传统的二维图纸所存在的局限性逐渐突显出来。基于此，需要将BIM应用于工程的设计之中，以提高工程设计的效率与质量。下文就BIM的桥梁工程的设计与施工优化研究进行分析。

1、桥梁工程设计以及施工的主要特点

1.1 结构设计较为复杂

在桥梁工程设计过程中，涉及到许多的构建，为了确保桥梁结构的安全性，桥梁的结构设计通常较为复杂，尤其是在构件的连接之处。因此，在进行桥梁结构设计之时，就会出现一些冲突问题，例如以下几种：（1）连接件冲突、（2）配筋冲突等等。在以往的桥梁设计中，如果出现这些设计上的问题，主要是设计人员根据自己的经验来进行解决，根据二维设计图纸进行检测。但是，因为桥梁工程较为复杂，通过二维图纸难以检测到这些问题，只有在施工之时才会发现这些问题，这样就会导致工期延迟。

1.2 施工环境较为复杂

从施工环境上来看，桥梁工程具有复杂多变的特点，例如跨山谷、跨河等。桥梁项目的不同，所面临的施工环境也有着较大的差异。为了确保工程的施工安全性，就需要以施工环境为根据，然后制定相应的施工方案【1】。故此，桥梁工程对施工管理有着较高的要求。但是，在施工管理中，往往依赖于项目经理的个人经验，这样就很难确保施工方案的可行性。一旦出现判断失误，就会影响后期的工程施工，进而导致施工的成本有所增加，导致安全问题频繁发生。

1.3 预制构建较多

在桥梁工程中，通常会涉及到许多的预制构件，这些构件有些是直接现场预制，也有一些是在工厂中生产出来。这样就对构件的设计提出了较高的要求，一旦出现尺寸问题，那么就只能改造构件，或者是修改图纸。预制构件的重量较大，其数量也较多，这使得构件的运输以及吊装变得更加困难。为此，现场管理人员需要经过精确的计算和验证，以确定吊装的重量，确定吊装的工序。但是，这些都只能够依靠管理人员的个人经验，很难提前预测问题，进而解决问题。

2、基于BIM的工程设计优化

2.1 BIM与初步设计

在桥梁工程设计过程中，初步设计较为重要，其主要是确定桥梁的方案，对桥梁的总体结构进行构想，例如桥梁的平面布置、桥梁的立面布置等。但是，在确定方案的这一过程之中，会涉及到许多方案的评比。而运用BIM技术，设计人员可以进行数字化三维建模（如下图）。基于BIM模型，还可以直接生成立面图以及断面图。这种设计方法非常的直观，能够将各种设计方案的优点以及缺点直观地展现出来，极大的便利了方案的选择。与此同时，参数化建模便利了后期的方案修改，并且还能够与立面图以及断面图等进行对应更新【2】。此外，建立BIM模型，也方便了与业主的沟通与协调，这样能够更好的了解业主的想法，能够节约大量的时间。

2.2 BIM与技术以及施工设计

所谓技术设计，其实就是初步设计的拓展，也就是对确定好的方案进行细化处理，适用于大型、复杂的桥梁工程。至于施工设计，则是对桥梁的结构进行深入的分析，并且以此为依据绘制施工图。无论是技术设计，还是施工设计中，都存在着一定的复杂性，但是BIM技术的应用，就为其提供了优化手段。仍然以该桥梁为例，其细部构造如下图所示，然后采用BIM软件，可以对设计冲突进行分析，并且该软件会自动生成分析报告。如果发现设计问题，那么设计人员就可以根据软件提示进行图纸修改，然后再建模，再检测，直到所有的问题都得到解决。在设计优化过程中，其实就是设计→建模→检测→修改（设计）的这一个过程。设计方案的确定，其实就是在不断的检测以及修改之中逐渐地确定下来。BIM技术的出现，就简化了工程设计方案的修改工作。

图桥梁工程的细部构造模型

3、基于BIM的施工优化分析

3.1 施工工序的优化

通过对BIM技术的运用，设计人员可以将桥梁三维模型与施工方法有机的结合在一起，从而实现对施工工序的科学模拟。通过直观的过程模拟，施工人员可以对所制定的施工工序进行分析，例如，对预制构件的吊装程序进行分析，分析其是否科学合理【3】。如果发现了施工问题，那么就需要对施工方案进行修改，然后再进行模拟，直到获得高效的施工方案，以保证桥梁工程的施工质量。

3.2 施工进度优化

运用BIM技术，将所设计的三维模型与进度计划结合在一起，从而实现对施工进度的模拟。一来，可以以月、日、周的时间单位为根据，来对桥梁工程项目的施工进度进行模拟，然后以现场的实际情况为基准，对施工进度进行相应的调整，并对不同的施工方案进行分析，以挑选出最合适的方案。另外，可以对工程项目中的难点部分进行可视化模拟，例如，对施工机械配置规划的施工方案进行优化，对构件安装工序进行优化。同样的，施工进度优化其实也是一个重复模拟的过程，以便实现资源的优化配置。

3.3 施工管理优化

通过对施工方案进行模拟，有助于施工单位及时发现问题，并加以解决，这样一来，就突破了传统管理思想的束缚，改变了以往被动管理，进而转变为主动管理。如此，便能够使得施工问题的发生有所减少，能够进一步简化施工现场的管理活动。与此同时，这个可视化的施工过程，可以用来指导真实的施工。这种做法能够让施工人员对施工工艺、安全隐患等有着更深的了解，不但降低施工安全问题的产生，也能够提高工程的管理效率。