BIM技术在桥梁设计中的应用探索

摘 要：BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型技术，新一代设计技术理念，是设计行业又一次设计革命，意义重大，被国内外诸多著名的建筑、结构、施工公司在项目中广泛应用。本文基于目前BIM技术在桥梁设计领域的应用现状，浅谈关于BIM数据输入方式和应用分析及结果输出方面的几点设想，同时也指出了BIM技术研究中存在的不足，并对今后的研究给出了建议。

关键词：BIM技术;桥梁设计;参数化;信息共享

一、引言

BIM设计理念技术产生于20世纪70年代，被誉为是设计行业继计算机辅助设计CAD后的第二次设计革命，被国内外诸多著名的建筑、结构、施工公司在项目中广泛应用。近年来，BIM技术由开始的建立设施电子模型的简单行为逐渐转变成一个一体化的应用平台，不仅可以在计算机虚拟空间中仿真实工程参数化建模，而且通过以3D可视化方式呈现来进行跨专业跨阶段的协同作业，集协助、设计、施工、营运、维护、生命周期各项工程作业与管理于一身的新科技，因此在任何工程项目中应用BIM，能管好、用好信息，保证信息流畅，共享和交流各方信息，及早纠正错误，减少由此产生的浪费，节省生产成本，最终的目的都是保证项目依照计划进行并按时完工。

二、BIM技术在桥梁设计的应用

BIM技术作为应用在建筑工程中的新技术，它是用以协助规划设计，施工运营，维护生周期各项作业，并对这些过程进行协调管理的一个工具，因此，就必然存在输入-处理分析—输出的联系纽带。由于绘制施工图的工作量很大，设计师以往无法在方案构思阶段花很多的时间和精力，但在应用BIM设计软件后，能够把主要的精力放在结构设计的构思上，有利于提高结构设计的质量。只要完成了设计构思，确定了最后的模型构成，就可以用很少的时间根据模型生成施工图。由于BIM设计软件在设计过程中具有良好的协调性，因此可减少后期调整设计的工作量，BIM模型中包含了用于建筑性能分析的各种数据，同时BIM设计软件提供了良好的交换数据功能，只要将模型输入的分析软件中，很快就得到相关的分析结果。

（一）参数化设计与族库输入

桥梁领域最先应用BIM技术是在钢桥结构中，这本来就是建筑钢结构体系的延伸，参数化钢桥在引用机械行业标准件库的基础上开发出钢桥三维设计工具包。参数化设计BIM设计软件操作的对象是用以组成建筑模型的基本元素建筑构件的，整个设计过程是在不断确定和修改各种建筑构件的参数来体现设计师的设计意图，这也就成功解决了三维实体不能由计算机自动判断识别的障碍。这就说明构件实体具有几何、物理、构造及技术等所有信息均保存在族库中，桥梁BIM软件的建模取决于桥梁工程族库的建立和完善。有了常规标准化桥梁、沉管隧道以及主桥主要构件的参数化族库，就可以通过已建好的参数化样板族直接建模，只需调整族的参数即可应用，这样就可以缩短建模的时间。另外，将已建的构件族保存到族库，以后遇到类似的构件族就只需更改相应的参数，从而极大地减少了重复性工作。其次，建立BIM数据库，统一管理勘察、设计、建模、分析中的工程数据，为施工以及运维阶段数据库建立奠定基础，以促进设计阶段的BIM技术使用价值最大化。

（二）深化设计与协同设计

由于一个项目模型的所有设计图纸、图表都相互关联，在设计数据之间就建立起了实时的、一致性的关联，各数字化构件实体之间也就可以实现关联显示、智能互动。深化设计才能使BIM得以普遍应用，统一的关联的数据库实现了信息集成，在建筑信息模型中，基本构件的所有信息都存放在统一的数据库中，实现了信息集成。同时用户还可以根据自己的需要增加必要的数据项建筑对象，也为各种分析提供了条件，有力地支持建筑工程全生命周期的管理。

通过协同设计、参数化建模、碰撞检测，与计算机分析软件相结合，以及相应的辅助软件，可以更好地体现出BIM在设计阶段的价值。协同设计系统管理着整个设计流程，并可与企业其他信息管理系统集成，形成设计企业信息化的构架。BIM协同设计通过BIM协同设计系统，将设计人員按专业分工，统一纳人系统进行协同设计，可以提高设计信息流转效率。例如碰撞检测BlM技术可模拟碰撞检查，包括设计过程中钢筋及预应力筋的碰撞检测，桥上桥内设施、机电管线的碰撞检测，以及设计阶段其他构件的干涉检测。

通过辅助设计工具，如BIM地质模型，可实现桥梁、沉管隧道与线路、地形、地质的关联化;借助地质模型，实现地基承载力的自动计算，随着结构的移动，可以自动计算桩长。通过辅助软件，可保证设计更快速地完成，例如二维出图、交通流量分析、工程量统计等功能。甚至在桥梁运营和维护阶段，利用BIM云平台和BIM的各个管养子系统，也可以实现更加精细化的管理，体现出BIM技术的实用价值。

（三）成果输出

设计成果就是信息化建筑模型，图纸由模型自动生成。BIM设计软件建立起的模型是信息化建筑模型，各种平、立、剖二维图纸以及图表都可以根据模型生成，各种三维效果图、三维动画亦然，这就为快速生成施工图和实现设计可视化提供了可能。BIM模型建成后，由三维模型直接生成的图纸表现形式丰富多样，三维布置图，预拼装图能精准无误的表现各细部结构的空间位置，由三维模型经过计算机程序自动投影，剖切得到的二维剖面图及大样图也比由人脑加工转换得到的二维图纸更加高效、准确，也更便于其他人员再次复核，然而现阶段我国桥梁设计交付的二维图纸都是传统意义上的二维工程图，实际上它们都是工程师通过空间想像，将脑海中的三维模型投影、剖切到二维平面上的产物，其表现能力及校核纠错功能都不如实际三维模型。因此利用BIM技术建立三维图纸不仅在空间构造表现方面有其绝对优势，而且在剖切示意、大样展示及工程数量统计方面，由自动生成的二维图纸，更能保证精确度。

三维模型是桥梁设计应用BIM技术的基础，这就需要针对特点结构类型是先对建模方式进行规划，也就是规划化建模。实际上，规范化建模也可以提高模型的可重用性和参与驱动的性能。同时，虽然现有的软件都支持三维模型和二维模型的联动，但为了避免反复调整尺寸线，视图剖面位置等带来到工作量，设计中应以三维模型作为主要的设计对象，在三维模型稳定后再生成二维图，或者导入分析软件进行后续计算。

三、结论与展望

由于桥梁设计的复杂性，对现有BIM软件进行用户定义和二次开发势在必行。目前BIM 技术在桥梁工程建设领域的应用目前正处于前期阶段，利用 BIM 技术来提高设计效率，改善设计质量、加强施工组织及后期运营管理，探索在桥梁设计领域的具体的实现方法对 BIM 技术在桥梁工程方面的应用拓展意义重大。随着”互联网+”等技术的发展，BIM技术的发展也越来越成熟，相信在不久也将出现“BIM+”时代的盛景。

参考文献

[1] 陈交.基于BIIVI技术的桥梁工程设计的应用[J].山西建筑，2016，11（42）：3-8

[2] 陆宁.基于BIM技术的施工企业信息资源利用系统研究[D].北京：清华大学，2010

作者简介：黄新（1995—），男，汉族，四川成都人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：隧道及地下工程。