BIM在桥梁工程施工设计过程中的应用与研究

2020-12-02董博蔡永明

商品与质量 2020年20期

董博蔡永明

中交一公局集团北京 100024

桥梁建设是我国道路交通建设的重要组成部分，其解决了跨水或越谷的交通难题，为运输和人行提供了很大的便利。设计者在进行桥梁设计时要保障桥梁符合标准，还要最大程度上保障桥梁建设的质量。应用BIM技术可以更好地达到上述目的。在进行桥梁建设时，第一步实际工作是桥梁设计，第二步是桥梁施工，过程中，要注重桥梁工程设计与施工的优化问题。本文主要是在BIM技术应用于桥梁工程的设计与施工的基础上进行相关研究，目标是更好地促进中国桥梁建筑领域的发展，推动我国现代化建设。

1 BIM技术

BIM是建筑信息模型的英文缩写，主要是通过三维数字等一些先进的技术建立数字化模型，并进行工程各节点的三维动态设计以及仿真化分析，以此实现模块化、系统化和可视化的精细设计。这种方式能够实现对道路桥梁工程的优化设计，在其施工和其它环节之中通过新型的设计理念，推动市政道路桥梁工程设计向着信息化方向发展。运用BIM软件构建起道路桥梁模型，能够直接模拟出整体工程的三维环境，设计师可以直接依照直观的工程模型，实现内外部的统一化设计，达到直接展示直观效果的目的。BIM通过优化模型，实现桥梁建设的虚拟性，一旦需要某一处的细节就会直接从模型之中进行提取，最终以三维立体图形的方式将设计模型展现出来，最大程度上保证了设计的合理性。这样一来在设计阶段就能够提前感受到最终建设完成之后的效果，并及时发现其中存在的问题，做出相应的改正措施[1]。

2 BIM技术在桥梁设计阶段的应用

2.1 总体框架设计

基于BIM技术的桥梁健康信息监测系包含了BIM桥梁数据信息模型及桥梁健康信息监测、数据采集、处理两部分内容。其中，BIM桥梁数据信息模型为桥梁的建设与健康信息的监测提供了基础数据，则数据采集、处理利用各种传感器实现了对运行中的桥梁实时监测。基于BIM的桥梁健康信息监测系统的基本框架。其中，桥梁健康信息采集包含了传感器系统，数据采集、传输以及数据处理和控制系统。传感器系统根据系统监测与信息评估的要求，需尽可能准确与全面地获取桥梁结构的环境荷载、局部及整体特征等各种信息。根据监测物理量的不同，传感器主要包含了应变力传感器、加速度传感器、风速传感器、高清摄像头等多种智能传感器。桥梁健康评估系统通过对各类桥梁信息进行相应地处理，同时结合BIM模型强大的可视化与分析计算功能，完成对桥梁健康状况的综合评估，包括损伤识别、状态评估以及疲劳分析等信息，并给出相应地预警信息。同时，根据实际工作的需求生成桥梁养护规划。桥梁健康评估系统的基本功能。桥梁数据模型信息系统，是以BIM构建的桥梁全生态模型信息系统。在桥梁规划设计阶段，利用BIM构件能够以三维模型的形式体现复杂的工程设计，同时对设计中的各类仿真计算进行专业分析；在工程施工阶段，利用BIM模型可全程监控当前施工进度，并对施工过程中出现的问题进行随时优化，大幅提高了工程效率；在运行维护阶段，利用BIM模型中的工程数据信息、检测信息以及设备和传感器信息，为桥梁健康状况的全方位评估提供基本的数据资料。

2.2 BIM与技术以及施工设计

技术设计大都是指初步设计的延伸，即指对选取出来较为合理的方案展开精细化的加工，能够更好地应用于较为繁琐的桥梁工程中。这一步主要是对桥梁的结构展开更为严密的探索，并根据探索结果来进行施工图纸的设计。在这一个环节中，每一项步骤都十分繁琐。应用BIM技术之后，能够更好的展开此项工作，BIM技术也为该项工作带来了有效的简化方式。BIM软件能够对设计进行全面的检查，有冲突的部位会进行检测生成分析报告，这样工作人员就能够按照报告来展开修改工作，之后进行建模和检测工作，最后完美处理项目中的问题。方案的确认主要是在不断的修改之中进行的，BIM技术的出现，把这一项步骤进行了简化，方便了施工设计工作。这样不仅有利于促使桥梁工程项目在施工过程中的整体质量能够得到有效提升，而且还可以实现对项目成本的有效控制。除此之外，通过BIM技术在其中的合理利用，还可以实现对施工整个环节的模拟处理，尤其是对于一些大型的机械设备而言，可以对这些设备的行进路径进行合理的选择和利用。这样不仅可以尽可能避免机具相互之间会出现严重的碰撞关系，而且还会保证施工方案在制定和落实中的合理性和有效性[2]。

2.3 钢箱梁细节设计

现阶段桥梁工程之中出现了很多跨线桥设计，为了可以将跨越结构施工给交通运行带来的影响降到最低，钢箱梁顶推方案开始被广泛应用。钢箱梁通常都是由地板、顶板、横隔板、腹板等材料在工厂节段制造之后通过现场焊接安装完成，其内部的构造相对比较复杂，横纵交错，同时还给加工精细化提出了一些要求。传统二维图纸下一般都是通过节段划分和几个相对比较典型的横断面图去制定钢箱梁上部结构的组成情况以及具体的加工措施。当钢结构加工方在得到设计图纸之后往往都需要对图纸实施深化设计，并对其中设计意图不够明显的地方需要及时不断地和设计方进行沟通，这就在无形当中给工期造成了影响。BIM技术的引入就很好地解决了这个问题，三维结构设计资料可以很便捷的输出不同位置和角度的二维剖面，迅速生成相关构造图纸，大大提高了钢结构生产效率[3]。