基于BIM的桥梁设计及施工优化问题研究

马冬

摘要：在工程建筑中，桥梁占有相当重要的地位，它也是人文景观的重要体现，桥梁工程可以更好地舒缓城市交通，凸显出城市的人文水平以及经济水准。本文针对桥梁工程设计特点进行分析，包括结构组成相对复杂、预制结构体积较大、施工环境相对复杂等，结合基于BIM的桥梁工程优化设计，通过研究工序优化、进度优化、管理优化等措施，目的在于提高桥梁工程施工质量，延长桥梁工程的使用寿命。

关键词：BIM;桥梁;设计;优化

1 BIM技术基本概述

BIM技术又称为建筑信息模型技术，是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具。通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行以及管理方面为建设单位在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM技术最早从欧美国家传到中国，是一种共享的知识资源，在我国不同领域有着特定的发展空间，在桥梁工程中的应用更是前景广阔。该项技术能够在桥梁工程所有的步骤中进行，有效地推动工程信息的使用和数据共享，同时还能够达到信息同步。其可视性特点以及模型信息的完备性应用于桥梁设计中，对推动我国桥梁工程设计及优化施工有着重要的意义^[1]。

2桥梁工程的设计特点

2.1施工环境复杂

与大多数建筑工程类似，工程项目所处的施工环境相对复杂。包括水文条件、地质条件、气候条件等。水文条件和地质条件的复杂程度将会影响到桥梁工程路基的施工难度，例如部分桥梁工程所处作业区域环境为软土路基环境，由于软土路基结构的稳定性较差，因此在施工过程中，需要采取相应的施工技术对其进行处理，从而提高整个结构施工过程的稳定性。而气候条件则会增加现场施工负担，若此时出现降雨天气，会直接打湿水泥材料，导致材料提前凝结，降低水泥材料的既定强度，增加了资源浪费。有时在外界温度过高时，若现浇混凝土没有做好表层温度控制工作，那么也会造成结构凝结速度加快，在水化热作用下，出现结构裂缝的情况，从而降低工程结构的施工质量。

2.2结构组成相对复杂

建筑体系的不断成熟，使得桥梁工程的施工规模也在不断扩大，与此同时，桥梁工程在设计过程中，会涉及众多施工构件的应用，如钢筋结构、工字钢、混凝土结构等，此类构件在施工过程中相互关联，共同分担桥梁结构的整体承压。而且在实际应用过程中，很多结构都会成为隐藏类结构，如桩基结构、止水带结构等，这样也增加了施工结构组件的管理难度。为了确保结构的施工质量，需要对构件进行详细评估，同时对其进行综合受力分析，从而减少施工不规范所导致的应用安全问题。在传统桥梁工程设计过程中，技术人员基本上都会结合以往的施工经验对桥梁工程设计情况进行检查，这也意味着结构分析中人为计算的容错率会提高，从而影响到整个施工活动的顺利开展^[2]。

2.3預制结构体积较大

在建筑技术不断完善的背景下，有关桥梁工程的施工技术水平也在不断提升。目前应用比较广泛的施工方式为装配式结构安装。即会委托其他厂家进行箱梁和其他结构的提前预制，在完成结构制作之后，将其运输到施工现场进行统一装配，该施工方法能够有效提高工程的施工速度，而且可以避免现浇混凝土施工技术过程中的相关问题。但是，提前进行预制的结构体积非常巨大，并且单位体积非常大，在实际施工过程中，需要保持非常慢的速度进行现场移动。尤其是在装配过程中，其移动速度需要控制在3m/min，而且还需要在梁结构处提前布置缓冲结构，避免冲击力过大导致结构间碰撞，出现破损的情况。

3基于BIM的桥梁工程优化设计

3.1 BIM与初步设计

在对桥梁工程进行初步设计时，需要确定桥梁方案，明确桥梁的总体结构，其中包括：对桥梁平面、立面和断面进行规划布置，确立桥梁位置和桥梁上、下部结构等。在使用BIM技术时，设计师可以用不同的设计构想构建数字化和参数化的三维模型，根据模型生成对应的平面图，BIM技术可以直观地表现出设计方案存在的问题，再通过参数对方案进行调整、优化，使桥梁工程具备一定的实用性。另外，使用BIM技术建立方案模型，可以为业主提供良好的沟通平台，确保满足业主的实际需求^[3]。

3.2 BIM与技术设计

确立完施工方案之后，就需要对桥梁工程进行技术和施工设计。技术设计主要是针对断面或者配筋等问题，这一设计方法适合运用到大型桥梁或者一些复杂桥梁设计中去;施工设计主要是分析和研究桥梁结构的复杂性问题。利用BIM技术可以对桥梁工程设计进行优化，比如，在对桥梁进行分析时，利用BIM技术，将已经确立好的桥梁方案、BIM模型和设计图纸相结合，进行三维模式的深化，自动生成分析报告;通过分析报告可以发现设计中是否存在问题，一旦发现问题，要及时修改设计图纸，并且再次进行检测，直到所有问题都能得到解决。

4基于BIM的桥梁工程施工优化研究

4.1工序优化

BIM技术能够更好的将施工流程展现出来，让技术人员和工作人员都能够直接看到方案实施的可行之处和不可行之处。在这之中，若是有问题产生还可以在BIM上直接进行修改，并且进行二次模拟，直到该次施工方式满足施工标准和施工要求，进而最大程度上保障桥梁工程的质量和效率^[4]。

4.2工序优化进度优化

BIM在实际项目中，大多数是进行施工进度模拟分析。那么借助BIM展开有效的3D建模，进而对施工整体进度进行初步估测，再加上桥梁工程中的各项负责人对工期进行准确的改正和确认，能够有效地对进度进行优化。在该项工作开始之际，技术人员要对项目进度进行第一次模拟，模拟的主要内容是施工步骤。同时，施工要依照设计来进行，进而找到比较科学的施工方案。当方案批准实施后，则要进行有关的精细化处理，BIM人员要能够对BIM中的方案进行修改，进而完善最终方案。这种方式能够为桥梁工程的施工带来保障，同时也能够加强方案的合理性以及安全性。

4.3进度优化

由于BIM模拟施工的能力十分强大，在施工进行时容易产生的问题，在施工之前就能够给予有效的方式解决，因此，在这种情况下，桥梁工程中的管理方式也要针对性地进行调整，由等待问题转变为发现问题。除此之外，在施工时可视化也能够作为施工现场的指导方法，这样能够让施工工作人员更为清晰地了解到桥梁整个工程中的步骤和存在的安全隐患，能够降低施工问题发生的概率，同时也对现场管理进行了改善，让管理人员能够更好的提高工作效率。

结语

本文主要研究了桥梁工程设计与施工优化，在BIM技术的前提下，第一步是对BIM展开了剖析，第二步对桥梁工程的有关工程步骤进行了简述，最后将BIM技术应用于桥梁工程中的各项优化措施进行了整合。可以帮助施工人员梳理具体的施工操作流程，进行施工进程优化，可以明确施工过程中的重点环节，进行施工管理优化，能够提高施工人员的重视程度。通过将BIM技术应用到桥梁工程中，对于提升桥梁施工过程的稳定性，加快施工进度有着积极的意义。

参考文献：

[1]  陈利民，刘锦军，刘光辉，俞侃敏.大型公铁两用桥梁维修改造施工组织设计优化研究[J].四川建筑，2020，40（03）：81-84.

[2]  黄慧敏，陈宝健，范冰辉，刘益宝.基于BIM技术的桥梁工程施工前期管理应用[J].山西建筑，2019，45（11）：178-179.

[3]  周锐.基于BIM的桥梁工程设计优化研究[J].中国标准化，2019（24）：170-171.

[4]  赵艳峰，王雷.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化[J].工程技术研究，2019，4（24）：223-224.

（作者单位：成都西南交通大学设计研究院有限公司中南分院）