BIM技术在当代桥梁设计中的应用与分析

2019-02-17涂莹莹

四川水泥 2019年4期

涂莹莹

（重庆市市政设计研究院，重庆 041013）

0 引言

BIM 技术是近年来发展起来的新技术。他是将工程模型，通过几何参数、地理坐标、相关材料性质等多个方面的量给予数字化的一种技术。也正是有这一特点，BIM 技术可以有效的再工程建设，尤其是桥梁建设领域发挥重要作用，特别地，其可以有效的收集项目信息，并对其进行设计计算，从而进一步改善项目和平台建设。实际工作中，工程图纸是一项非常复杂且庞大的信息源，利用BIM 可以有效的实现化繁为简，提升图纸质量。利用其可视化模块，还可以将平面图纸变得立体起来，实现3D 可视化。因此，可视化，可优化计算，可协调性成为其重要优势。本文基于BIM 技术的传统优势特点，结合笔者长期工程实践经验，对这BIM 技术在当代桥梁设计中的相关问题进行分析。

1 利用BIM 实现当代桥梁智慧化设计的优势体现

BIM 技术基于计算机软硬件，可以实现当代桥梁的智能、智慧化设计，其优势有很多层面，第一层面，利用此技术，可以极大的提升桥梁设计建设的工作进程及工程效率，这在一些时间要求紧，施工难度大，质量要求高的工程中体现更为明显。其可以提供便捷化的优化设计功能，对结构，受力及相关参数进行协调优化，最大程度的降低返工可能，最大程度的降低时间成本。第二层面，相比之前传统的工程图纸分析，BIM 通过其内置的可视化模块，可以将计算得出的一些列参数进行可视化处理，从而更为直观的展现。对于设计单位来说，对这些参数进行可视化展现，有利于这些数据的全面、准确分析。而对于业主来说，可以直观的看到设计出来的工程模型，比之前纷繁复杂的平面图纸，更容易让业主接受。第三层面，BIM 的应用不光体现在前期设计当中，对于一个优秀的工程案例，还体现在其后期维修及设备维护等各个方面，利用BIM 技术的强大计算能力，可以更为全面的考量工程日后维修相关工作重点，有益于后期工程检验等方面。

2 BIM 技术在当代桥梁设计中的应用

2.1 前期设计

桥梁工程建设涉及的内容和部门较多，为了让工程建设顺利开展，需要各部门、单位之间的有效配合，增强图纸和方案设计的合理性。对桥梁设计前期工作而言，其设计是主题，传统的设计工作，需要浏览和统筹大量的设计图纸，且需要利用这些图纸来进一步明确工程设计方向和具体规范，但是这些设计图纸在传阅的过程中，往往会遇到部门之间的沟通受阻，这不仅影响工程质量的提升，对于项目的顺利展开也有不利影响。因此，利用BIM 技术的可视化单元，不仅仅可以将原本平面的图纸立体起来，还可以将时间轴加入其中，从而让图纸“动起来”，这种动态展现的图纸，真正实现了不同职能部门之间的有效传阅，这种有效的沟通，可以翻过来进一步提升程序设计的合理性。

2.2 后期设计

后期设计是审查和检查预设计内容的重要部分。桥梁工程由于其项目本身的特殊性，其面临很多工程不确定性，所以在项目后期设计中，需要整理项目存在的问题以便后期项目审查，但是在传统的设计工作中，往往因为某些人为因素，会遗漏一部分内容，这会对项目设计造成隐患，利用BIM 可以及时、全面的整理出在建模和设计过程中存在的一些问题，并对这些问题和隐患进行上报，以便设计人员及时的处理、解决。

3 BIM 在当代桥梁设计中的关键技术

众所周知，桥梁设计是交通系统设计中的重要组成部分，说到底，桥梁是交通的一种呈现形式，然而，目前的很多桥梁设计者主要是针对桥梁本身进行设计计算，忽略了其设计与使用目的。也正是针对这一问题，一些学者基于BIM 技术，建设了一整套的桥梁设计平台，包括全面构建桥梁信息模型，参数协调计算等等方面。这不仅使得工程设计变得更为便捷，也使得整个设计流程更为流畅，工程师只需要将工程测绘参数输入到程序中，便可以得到完整动态的设计图纸，这极大的减少了工程师的设计工作量。此外，对于桥梁的稳定性计算是设计工作的重要部分，设计的部件和方面有很多，往往需要多名工程师共同完成，这一平台也考虑到这一方面，可以容纳多名设计师共同在线设计。此外，这些基于BIM 的桥梁设计平台，还包含了众多的组成构件，包括常规构件和非常规构件（异性构件），相比传统的工程图纸绘制，这些模块化的构建使得桥梁设计更为智能和方便，同时减少了设计中的错误，从而提升工程质量。

3.1 BIM 模型建立

在桥梁工程中，立体模型的建立具有精度高、考虑较为全面这两大优势。工程依照钢筋级永久结构进行模型建立，且在建模过程中，结合各阶段要求，完善模型，从而确保模型完整性和正确性。立体模型的建立主要分为三部分内容：第一部分，参数族库的建立。参数库是整个桥梁建设的起点，高质量的测绘参数对于后期设计尤为重要，通过包括MATLAB 在内的多种软件，可以有效实现工程结构参数实行了分析和录入；第二部分，整体模型建立。基于第一部分的参数族库的建立，可以有效的完成工程模型。当然这里面结合了BIM 的众多优化设计程序；第三部分，正确设置钢筋模块。钢筋混泥土是桥梁设计的主体，也是实际使用过程中的重要受力单元。需要结合机构特点（分上部和下部），从而正确设置相应的钢结构，精确计算钢筋数量。

3.2 设计合理性及冲突检查

在设计阶段应用BIM 技术，能够对设计图纸进行前期检查、校对和审核工作，从而更好的明确施工重点，实现工程量的准确统计。通过建立三维模型，可以在施工前纠正图纸中存在的问题，提高施工质量。另外，该技术的应用有助于采购清单的罗列和对比，明确采购内容，并检查相关量统计是否存在问题。同时，在设计环节，通过该技术的应用实现了工作的集合连接管理，有效调整了设计检测中存在的问题，为工程的有序开展提供帮助。

3.3 对桥梁进行施工模拟

前面提到，BIM 技术可以实现工程图纸的3D 展现，而在工程实际中所提到的4D 技术，实际是指设计与施工的有效协调，即工程施工环节如何对接设计要求。利用BIM 的桥梁设计平台，有效的对实行施工进度进行模拟分析，这样一方面能够及时调整施工计划，另一方面也便于工作人员掌握施工预算等信息。此外，还可以依据施工条件和地理地形位置等信息调整设计方案，从而加快施工进度的同时，有效的报站施工安全与工程质量。

3.4 桥梁后期运维

BIM 当中设计了很多数据接口，依据结构文件的规定，可以实现对当代桥梁工程的安全及远程监测，尤其是在监测异常的情况下，可以在第一时间将异常情况报至相关维护人员，提升桥梁后期运维的质量。同时，由于桥梁实现了从前期设计到后期运维的全流程，所以，进一步在此平台中加入全生命周期的评价是未来BIM 技术在当代桥梁设计中的机遇和挑战。