试论桥梁设计中BIM技术的整合应用

曹二星 刘瑞勋 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司

1 前言

随着中国经济的持续发展，我国桥梁建设数量正在迅速增加，这也就对桥梁工程质量提出了更高的要求。为适应社会发展的实际需要，加强桥梁工程建设是大势所趋。因此，要积极实施桥梁工程项目，将最现代、最高效的BIM技术应用于桥梁设计系统当中。

为了促进BIM技术与桥梁工程设计的紧密结合，有必要充分分析BIM技术与桥梁工程的特点，进而使BIM技术更好地应用于桥梁设计系统，最终实现提高桥梁设计水平的目的。

2 BIM技术应用实例

虽然有大量的BIM软件，但在实际应用中，也需要根据不同的专业和项目选择更合适的BIM软件。在桥梁设计中，由于桥梁结构等因素，Bentley的应用比最常用的Revit更具适应性。本文以阿穆尔河桥为例，对BIM技术在桥梁设计中的应用进行实例分析。

设计团队开发了一种标准化的3D建模方法，使团队成员能够高效协作。设计团队对连续梁进行精确建模，以确保所需的精度。利用开放路径的水平和垂直功能实现了底座的精确定位，并定制了60多种结构类型。

参数化建模技术的实施将团队的工作效率提高了50倍。团队分析模拟桩基础、主梁和其他结构，优化阻力，液压平台结构的硬度和稳定性。钢结构和结构加固的精确建模减少了浪费和再加工，从而节省了30t材料。在ProjectWise的基础上，开展测绘、场地、子层、桥梁等专业信息交流与协同设计，创建一个通用数据环境，允许参与者实时共享、查看和更新信息。

这种协作环境不仅提高了建模效率35%，而且加快了每个管理团队的决策速度。MicroStation创建项目5D进度监控、推送监控、质量检查、成本管理和安全检查的管理环境。实时审核和批准功能允许团队更快地开展后续工作。

3 BIM技术在桥梁设计中的优势

BIM技术是一种应用软件技术，在整个工程建设过程中发挥着重要作用。BIM技术应用于桥梁设计的优势在于以下三点。

首先，BIM技术融入桥梁设计体系，能够确保桥梁设计的完善和标准化；其次，BIM技术的应用可以实现桥梁工程设计的进步和创新，具有很强的前瞻性；最后，BIM技术在桥梁工程设计中的应用，还可以使项目评审系统更加直观，显著提高工程造价的准确性。

3.1 协同设计

由于参与到桥梁施工的人员众多，一旦他们之间的沟通和合作受阻，将直接影响到施工进度和施工质量，甚至还会引发各种质量和安全问题。BIM技术能够满足工程设计要求，确保设计单位和施工单位都能直接参与工程，解决施工中可以提前处理的问题，形成优秀的设计方案。BIM模型的应用还可以实现协同设计，促进桥梁工程质量和效率的全面提高。

3.2 有助于将设计成果转化为实体工程

在进行桥梁工程设计的过程中，需要对桥墩等构件的整体部分进行充分的考虑，这些部件不仅种类繁多，而且结构也十分复杂，这就使施工难度得到了进一步增加。通过创建三维模型，可以直接展现出桥墩构件的具体情况，以满足预判断处理的要求。

此外，通过对设计进行及时的优化处理和基于三维技术进行的技术交底活动，能够使施工人员真正理解到桥梁工程师设计的意图，并最终将其完整转化为相应的成品。

“这就是我们的扑克游戏，你们可以在本学期随意使用。”盛旦老师说完，查理就成了第一个使用扑克牌的人。他掏出一张“可以随时随地放声歌唱牌”，开始正大光明地唱起歌来。唱完后，盛旦老师走过来把查理这张扑克牌收走了。查理后来还用了可以睡懒觉牌、迟到牌等，很快他手上的牌都快用光了。

4 桥梁工程的特点

4.1 具有复杂多变的施工环境

通过对桥梁施工实际情况的分析可知，桥梁施工环境相对较差，复杂的施工环境将对桥梁的设计和施工构成严重威胁。这就大大增加了项目建设难度，并且目前从长远来看，提出科学合理的桥梁施工质量监控体系是十分必要的，同时也要及时对工程施工环境进行考虑，进而使我国桥梁的施工水平得到有效的提高。

4.2 具有大量预制构件

桥梁施工中所需的预制构件数量非常大，这就给施工工作带来了极大的困难。例如，在施工过程中，需要选择先进、现代化的机械设备进行施工，将预制构件及时送到堆场以方便施工，这些部件需要施工吊装设备进行安装，这使得桥梁施工的难度大大增加。

4.3 结构设计较为复杂

桥梁工程结构相对复杂，设计难度系数较高，如采用传统方法无法有效解决结构设计问题，为了提高结构设计质量，设计人员应考虑桥梁工程的施工环境，加强预制构件的质量控制，采用科学合理的方法，实现设计方案的高效、准确检测。

5 桥梁设计中BIM技术的整合应用

目前，BIM技术在桥梁工程系统中的主要应用点在设计阶段，从桥梁工程项目建设角度来看，BIM技术可以让多人及时组成相应的团队参与项目建设当中，并借助同一平台实现信息的实时共享，容易及时发现设计中出现的问题，并提出具有科学性的纠正处理措施。

总体而言，桥梁工程设计阶段BIM技术的设计过程主要有以下几个方面：首先，对桥梁工程进行设计的过程中，随着时间的推移以及建设技术的发展，其最大的革新在于要将传统的二维图纸转变为三维BIM模型，并且要求各方在项目实施前提交合理的项目建议，确保设计工作能够覆盖桥梁的生命周期，进而使项目的成本控制得到加强，降低了工程设计的风险。其次，设计团队必须意识到在设计阶段应用BIM技术的重要性。

5.1 建立模型时要保证具有科学性

桥梁工程在使用BIM技术进行建模的过程中要注意科学性保障，对建模流程进行细化分解，这样才能保证BIM技术的作用能够有效发挥。

首先，要创建族库。增强族的主体是使用公制结构柱的族模型创建的，创建它的困难在于加强对高度参数的科学控制。根据项目文件，墩身的实际高度应为低于参考标高的高度与高于参考标高的高度之差。加强对大多数高度的科学控制。其中大部分需要按照相应的顺序锁定在两个立面之间，可以在不同的视图中进行更改和调整。

其次，创建全局模型的每个构件族后，可以使用已完成的发布库在Revit structure中构建结构项目文件，及时上载项目文件中的现有族库，并科学地调整构件位置，最终实现整个桥梁的信息模型的获取。

5.2 实现二维图纸的自动导出

使用BIM技术设计桥梁工程时，使用连接到mutodesk Re⁃vit的软件。在构建三维模型后，可以在平面、立面或剖面上自动生成三维模型。这项技术的应用还可以准确、快速地生成详细的结构设计，可以满足桥梁工程设计中对多变复杂结构的设计需求，并及时生成二维图纸。该技术的应用还可以生成可以使用的详细结构设计，使图形和模型中的实际位置得到充分的展示。

5.3 实现对工程量的自动统计

随着时代的变迁在桥梁工程设计的发展中，应重视对BIM技术的科学应用。可以借助BIM技术实现对桥梁建设中的相关数据和信息的科学化存储。这些数据存储在模型数据库中，可以作为计算桥梁工程量的依据，进而使人为因素造成的误差得到有效降低。

同时，在工程量发生设计变更的情况下，能够产生真实、高效、准确的工程数据输出，进而对项目的建设成本进行具有科学性的估算，最终实现桥梁工程施工方案的科学化设计。

5.4 实施协同化设计

协同设计是BIM技术在桥梁设计系统中的重要应用，协同设计也是实现BIM技术的重要途径。它主要利用BIM技术大大增强了桥梁设计师之间的沟通，进而使设计冲突发生的可能性进行有效地降低，从而提高项目建设全生命周期的质量和效率。

借助云BIM协同设计平台，可实现集中管理多个参与方。借助于BIM计算机模型，可避免重复建模问题的发生，进而使设计质量和设计效率得到显著的提高。因为桥梁结构较为复杂，使得桥梁设计的难度系数较高。只有通过合理的协同设计，才能使桥梁工程设计的规范性和合理性得到满足。

5.5 方便对桥梁设计进行修改

在整个设计阶段，BIM技术的使用实际上是将桥梁工程集成到三维信息模型中。设计师在设计过程中将使用共享的三维模式进行处理。

通过合理使用三维模型，可以充分了解其他桥梁设计师的动态，并对冲突做出相应的调整，改变设计后也可以追溯到相应的人，原始的口头沟通可以直接转化为软件系统的识别，为了充分提高桥梁设计的效率，有效保证信息的完整性和准确性，采用BIM技术后，为桥梁设计提供了方便。

基于不改变原有结构体系的原则，只需修改局部三维模型即可。在等待修改后，工程图纸也可以自动更新，以便对当地规范进行调整和修改，最终提高修改后的施工效率。

6 结束语

综上所述，工程设计环节对促进桥梁工程项目的高效施工有着极为重要的意义和作用。因此，要求必须要将具有现代化、基于信息建设的BIM技术渗透到桥梁设计系统中。

BIM信息技术模型用于集成和参数化各种复杂的桥梁部件，并在三维显示平台的基础上进行相关梁设计，从而生成桥梁的BIM信息技术模型，确保桥梁设计阶段的信息沟通，实时沟通与共享，最终实现促进桥梁设计与施工行业的高速发展。