桥梁工程全生命周期中BIM技术的研究和应用

杨志辉

摘要：随着信息化时代的到来，科学技术已经成为带动产业发展的第一生产要素。在桥梁建设工程中，现代使用的各种新技术产生的各种新产品成为了现代桥梁建筑的首要选择，BIM技术为应对这一时代发展要求也就应运而生。随着我国经济建设的快速发展，大型桥梁的建设越来越多，比如港珠澳大桥、各种长江大桥等，这些桥梁的建设会非常复雜，因其跨度大和造型独特，采用传统的方式对其进行设计是相当困难。因为大型桥梁在设计过程中不仅要能满足精细化和复杂化的构件需求，还要能够与地理环境相符合。传统的桥梁设计中主要使用二维图纸进行呈现，对于相当复杂的桥梁来讲，比如其存在弯曲扭转形状，采用二维平面图是很难表达出其实际的效果，其构件在空间上的位置也难以表述，总体来讲传统使用二维平面图进行表达的方式不直观、不精确，难以发现设计图纸的实质问题。在施工过程中就会存在很多问题，从而造成工程质量出现问题。然而BIM技术随之不断发展，各种功能不断强化，具有计算稳定和精确的效果，将其运用到桥梁设计中能够发挥重要作用，从而设计出更加稳定、安全的桥梁模型，能够保障桥梁的稳定性和耐久性。

关键词：BIM技术;市政桥梁;设计实践

引言

在经济快速发展过程中，相应增加了桥梁工程数量。桥梁工程会受到多方面影响，尤其是自然环境的影响，当处于恶劣天气时，会使桥梁受到不同程度损害。此外，地质灾害与人为操作也会对桥梁结构造成破坏影响，降低桥梁安全性能，甚至还会使桥梁出现坍塌事故，严重威胁行人的生命财产安全。基于以上方面，必须注重公路桥梁设计问题，确保整个施工建设的稳定有序开展。通过应用BIM技术可以改善桥梁设计与实践问题。传统桥梁工程建设采用CAD技术制作二维图纸，通过专用软件转化为三维图纸，为技术人员提供参考。传统设计与施工模式复杂，且存在不足和弊端。若CAD制图错误，将会导致后续三维成图错误。由于三维成图存在不可逆特点，上述问题都会影响桥梁设计效果。

1BIM技术简述

BIM技术其通过构建完善的三维数据模型，在计算机上进行模拟仿真，对相关数据信息进行处理，使桥梁建筑工程信息化发展，有效规避了大多数现实中存在的各种风险和不利因素，这一技术已经成为了桥梁设计行业的必然选择，随着现代科学技术的发展，这一技术正在进一步改进和更新，也使得这一技术为桥梁工程设计更加的高效准确，为桥梁工程提供了安全保障。BIM是一种集成技术，通过将桥梁的多维信息导入计算机内，在软件上进行模拟生成，已然成为了现代桥梁工程建设的一个有效途径，但也由于该体系存在着多个层次，桥梁设计的初级阶段数据需要进行集成，然后层层递进，最终进入信息平台内进行管理。在这一过程中，还会出现累积和更新的问题，技术难度相对较大，实现起来并不容易。

2桥梁工程全生命周期中BIM技术的研究和应用

2.1  模型建立

桥梁的BIM模型建立需要结合桥梁结构形式以及施工过程的各种因素，通过建模软件AutodeskRevit建立承台、标准梁、走道板等各类桥梁构件的参数化族库，制定相关的视图及明细表样板，并根据地质测绘基础数据和参数化族库建立桥梁的BIM模型。另外，设计人员可以利用建模软件的API接口开发桥梁各部分的配筋模块，对于钢筋图的设计生成、钢筋数量计算以及实体钢筋的快速布置都具有指导意义。

2.2  施工过程模拟

桥梁工程项目因规模庞大、环境复杂以及涉及专业较多等因素，所以在施工设计及施工过程中必须协调好各专业间的影响，合理制定施工计划才能保证整个工程的顺利完成。通过BIM技术的实际应用，可以实现施工过程的模拟。通过在AutodeskNavisWorks中导入不同专业的三维模型和施工计划，系统自动模拟各专业的施工进度，并可以分析各专业相互的配合是否协调，工程施工进度是否合理。通过BIM技术对整个施工规程进行模拟，对桥梁工程项目的质量进度安全等各个方面都有很大提高。

2.3  桥梁模型计算

在桥梁设计过程中，还要考虑到桥梁的整体稳定性和强度是否符合规定等，还需要检测构件是否满足要求。然而当前有限元分析软件和BIM建模软件之间还不能进行信息传递和互导，就不方便分析桥梁整体结构，即使BIM技术中包含一些有限元分析功能，但是其功能在分析整体结构时效果不是很好，与MidasCivil软件相比，BIM中的有限元分析功能非常差，并且也缺乏桥梁相关的技术支持。对于验算桥梁的局部构件，可以通过使用之前的桥梁三维模型和BIM技术中的有限元法分析软件。比如，在桥梁设计过程中，首先会建立三维模型，然后对需要验算的构件使用切割功能进行局部切割，将切割构件导入到CATIA软件中的某个模块，然后进行有限元分析。

2.4  建立BIM云平台，加大专业协调度

桥梁工程设计的复杂性比较大，信息整合量多，从而导致协同设计难度大。传统桥梁设计的信息管理多采用人工管理和处理，会降低信息整合效率，信息传输效率低下。通过应用BIM技术，在项目内部建立BIM协同平台，将不同专业部门所收集的数据传输到云平台中，通过BIM技术当中的云计算功能和云平台功能，提升信息管理的高效性和安全性，便于获取信息数据。在工程后续设计中，不同专业技术人员可以在云平台上下载信息图纸，通过BIM绘图软件建立三维信息模型。不同专业部门和技术人员都可以在云平台上分析和讨论模型存在的问题，按照修改意见对信息进行更新，以此提升工程设计效率。然而需要注意的是，BIM协同技术处于发展阶段，需要接触国外技术支持，技术和软件均不成熟。在后续发展中还应当开发自主平台，增加新功能。

结语

综上所述，桥梁工程建设城市现代化建设中占据重要地位，通过桥梁工程设计能够促进城市发展，缓解交通压力。在桥梁工程设计中应用BIM技术，既能够提升设计效率，还能够维护结构安全，降低施工安全风险与成本支出。由于我国BIM技术处于探索阶段，仍然存在较多问题，在实际应用中必须进行优化改善，全面发挥出BIM技术在桥梁工程设计中的作用。

参考文献：

[1]   徐文，杨万里.BIM技术在装配式桥梁工程中的作用研究与探讨[J].工程建设与设计，2020，12（3）：153-154，157.

[2]   姜玉龙，夏远靖，贺波.基于GIS的BIM轻量化技术在桥梁工程中应用研究[J].公路，2020，65（1）：123-127.