BIM 在道路橋梁設(shè)計(jì)中的優(yōu)化運(yùn)用討論

鐘世斌

（浙江西城工程設(shè)計(jì)有限公司 桐鄉(xiāng)分公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

在城市化進(jìn)程飛速發(fā)展的今天，路橋工程項(xiàng)目日趨增多，在設(shè)計(jì)要求以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上更是提出了更高的要求。如果只依靠CAD 為主的橋梁設(shè)計(jì)模式，已經(jīng)難以滿足新時(shí)代對于各項(xiàng)設(shè)計(jì)的直觀展示的需求。在此背景下，BIM 技術(shù)發(fā)展迅速，從而促使橋梁設(shè)計(jì)從二維模式正式進(jìn)入三維領(lǐng)域。可以說，BIM 技術(shù)已經(jīng)成為我國建筑領(lǐng)域較為熱門的技術(shù)之一，在民用建筑中也不斷得到普及，尤其是在相關(guān)部門的推動(dòng)下，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)從建筑領(lǐng)域拓展到公路、水電以及鐵路等各個(gè)行業(yè)，其中橋梁工程應(yīng)用極其廣泛，尤其是山區(qū)鐵路、公路以及高速鐵路建設(shè)等項(xiàng)目的橋梁工程設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營各個(gè)階段，都為工程建設(shè)提供較好的技術(shù)支持。

1 BIM 技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁設(shè)計(jì)的基本概述

BIM 技術(shù)是基于CAD 等多項(xiàng)技術(shù)發(fā)展起來的一種多維模型信息集成的綜合性技術(shù)，能夠?qū)⒌缆窐蛄旱墓こ碳?xì)節(jié)通過數(shù)字化的描述構(gòu)建成數(shù)字化模型，并實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營等各個(gè)階段的可視化表達(dá)和有效性管理。

例如主橋鋼筋梁的構(gòu)造就十分復(fù)雜，對于橋梁的整體質(zhì)量至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)的過程中，通過BIM 模型能夠?qū)M格板和頂板間的關(guān)系進(jìn)行三維化呈現(xiàn)，從而促進(jìn)專業(yè)內(nèi)多成員之間以及多專業(yè)多系統(tǒng)之間的協(xié)同性設(shè)計(jì)，并根據(jù)剖面圖對細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)檢查，有效避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的提升。[1]也就是說，BIM 技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁設(shè)計(jì)，不只是通過簡單的模式將各類數(shù)據(jù)資料通過特殊的手段進(jìn)行合成，同時(shí)更關(guān)鍵的是將把這些數(shù)據(jù)資料的合理化應(yīng)用以及工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程、管理模式以及建造方案等都通過數(shù)字化渠道進(jìn)行整合，能夠給橋梁項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段提供效果圖、預(yù)覽空間格局、體量具體化等各方面的內(nèi)容，并且通過可視化的方式直觀呈現(xiàn)，有效推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)人員快速獲取更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)

BIM 技術(shù)具有共享性，是一個(gè)集聚了海量信息的知識(shí)資源庫，能夠在橋梁設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)決策中提供重要的參考依據(jù)。其中，最顯著的一個(gè)特征就是精確度較高，通過使用BIM 技術(shù)能夠更準(zhǔn)確計(jì)算出具體道路橋梁的工程量，同時(shí)能夠?qū)⑵矫嬖O(shè)計(jì)通過相關(guān)軟件轉(zhuǎn)化成三維立體設(shè)計(jì)，并將各個(gè)部件之間的構(gòu)件模擬聯(lián)系在一起，從而將整個(gè)工程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化虛擬呈現(xiàn)，對于橋梁工程設(shè)計(jì)過程中投資結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及施工組織優(yōu)化等都具有重要促進(jìn)作用。與此同時(shí)，通過虛擬仿真的手段能夠得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，保證工程進(jìn)度，有效減少環(huán)境污染。[2]

2.2 設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)集約化管理

BIM 技術(shù)具有強(qiáng)大的虛擬分析能力，同時(shí)能夠直觀實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的表達(dá)，將道路橋梁設(shè)計(jì)過程中可能存在或隱藏的問題直觀呈現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)得到反饋并進(jìn)行整改。與此同時(shí)，在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中，BIM 技術(shù)能夠更清楚地掌握橋梁結(jié)構(gòu)中各個(gè)部件的具體情況，為一些繁雜難題的解決提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。因此，能夠更有效保證工程的整體質(zhì)量，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁工程設(shè)計(jì)的集約化管理，在實(shí)際應(yīng)用中有效解決施工中的許多問題，并據(jù)此制定出具有可操作性的指導(dǎo)規(guī)劃。

2.3 實(shí)現(xiàn)多部門協(xié)同設(shè)計(jì)

在橋梁道路橋梁設(shè)計(jì)過程中，牽涉到多個(gè)設(shè)計(jì)單位的多個(gè)設(shè)計(jì)人員，通過BIM 技術(shù)能夠有效整合設(shè)計(jì)者以及設(shè)計(jì)單位之間的溝通機(jī)制，更有助于實(shí)現(xiàn)同步的協(xié)同設(shè)計(jì)，有效避免在設(shè)計(jì)工作中出現(xiàn)的沖突或摩擦，進(jìn)一步提升項(xiàng)目全生命周期，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，可以搭建信息化共享平臺(tái)，通過該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集中商討與協(xié)同設(shè)計(jì)，并通過BIM技術(shù)的模式，有效避免重復(fù)建模的過程，有效提升設(shè)計(jì)的效率，使得各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作更加規(guī)范和合理。

3 BIM 技術(shù)應(yīng)用于道路橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化的具體策略

就目前而言，在道路橋梁的設(shè)計(jì)過程中，BIM 技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而從諸多實(shí)際的工程案例分析可知，橋梁的結(jié)構(gòu)比其他建筑物更加復(fù)雜多樣，施工構(gòu)件多，施工過程更復(fù)雜，人員物資以及設(shè)備的調(diào)配更繁瑣，且對工程質(zhì)量的要求會(huì)更高。因此，BIM 技術(shù)在應(yīng)用時(shí)將面對更大的挑戰(zhàn)和更嚴(yán)格的要求，需要走向“創(chuàng)新化”和“協(xié)同化”的發(fā)展道路。

3.1 進(jìn)一步優(yōu)化道路橋梁施工模擬，快速完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

為有效保證道路橋梁的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，在設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行詳細(xì)的施工技術(shù)改進(jìn)和流程優(yōu)化，有效應(yīng)用BIM 技術(shù)對施工方案進(jìn)行仔細(xì)檢查，并對不同區(qū)域的道路橋梁的具體情況進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估，作出有效的改進(jìn)、完善和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不斷通過模擬手段優(yōu)化各項(xiàng)細(xì)節(jié)，以期最大程度上制定出更科學(xué)的施工方案。在此過程中，要加強(qiáng)對于各項(xiàng)施工數(shù)據(jù)的運(yùn)行管理，有效避免因?yàn)槭┕?shù)據(jù)交流問題而導(dǎo)致的質(zhì)量問題和安全問題。[3]

3.2 依托共享設(shè)計(jì)平臺(tái)，針對設(shè)計(jì)方案各抒已見

BIM 技術(shù)在橋梁工程的設(shè)計(jì)階段，從整體層面來講主要是更有助于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的組成，可以通過寫作平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息互通，并有效發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤以及漏洞，及時(shí)采取措施解決相應(yīng)問題，在設(shè)計(jì)過程中要遵循一定的流程。第一，這種方式將改變橋梁設(shè)計(jì)的核心，從傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成三維BIM 模型的創(chuàng)建，且在項(xiàng)目正式開始之前就應(yīng)該組織參與各方對設(shè)計(jì)工作各抒己見，并將設(shè)計(jì)工作納入整個(gè)道路橋梁工程的全生命周期，能進(jìn)一步降低投資成本，有效控制風(fēng)險(xiǎn)。第二，工程進(jìn)入設(shè)計(jì)之前，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該建立BIM 平臺(tái)，并對其進(jìn)行細(xì)化，從而確保溝通順暢。第三，通過BIM 信息平臺(tái)在相關(guān)設(shè)計(jì)軟件的支撐下，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)受力、工程統(tǒng)計(jì)以及碰撞檢查等具體功能，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。進(jìn)入設(shè)計(jì)后期，應(yīng)該從平面、立面以及剖面等多個(gè)方面生成二維圖紙，并通過較短時(shí)間生成更細(xì)致的構(gòu)造圖，在模型或者圖紙中標(biāo)記相關(guān)內(nèi)容。

3.3 規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一輸出形式

橋梁道路橋梁行業(yè)的發(fā)展過程中，BIM 技術(shù)在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以及施工環(huán)節(jié)中將得到更廣泛的應(yīng)用，科研人員也將基于實(shí)際需求研發(fā)出更多匹配時(shí)機(jī)的插件或接口，這種形式將在一定程度上增加設(shè)計(jì)人員之間的溝通難度。要有效提升BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的溝通效率，設(shè)計(jì)人員就需要從眾多的BIM 軟件中挑選出符合一定的技術(shù)水準(zhǔn)和具體要求的技術(shù)，并有效統(tǒng)一相關(guān)的插件和接口的具體輸出形式，提升各項(xiàng)軟件之間的兼容性。另外，隨著工程結(jié)構(gòu)形式的日益復(fù)雜，對于施工水準(zhǔn)要求也將日趨增高，BIM 技術(shù)的應(yīng)用難度會(huì)更大，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，要持續(xù)加強(qiáng)協(xié)同化工作模式的打造。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

以某高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)為例，該橋梁總長420m，橋梁結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。此外，橋梁跨越高速公路，為避免出現(xiàn)碰撞問題，需對橋梁合理設(shè)計(jì)。對工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，選擇BIM 技術(shù)作為支撐，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行大量分析與數(shù)理，構(gòu)建可視化模型，對施工現(xiàn)場整體情況進(jìn)行模擬，掌握現(xiàn)場實(shí)際情況，對方案不斷優(yōu)化調(diào)整。

4.2 BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用

首先，在橋梁設(shè)計(jì)方面，保證了橋梁設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。施工過程中，對施工整體情況能夠充分考慮，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)保證橋梁設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，進(jìn)一步優(yōu)化道路橋梁設(shè)計(jì)工作，保證道路橋梁高效穩(wěn)定的運(yùn)行。

其次，在工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)支持方面，BIM 技術(shù)能通過數(shù)據(jù)與技術(shù)量方面，使道路橋梁設(shè)計(jì)合理性得到提升，與施工現(xiàn)場實(shí)際情況更加契合。任何施工方案在實(shí)施中，會(huì)因施工現(xiàn)場實(shí)際情況的變化出現(xiàn)各類問題，導(dǎo)致工程進(jìn)度、成本、質(zhì)量等收到影響。BIM 技術(shù)則能夠通過數(shù)據(jù)分析，建立三維立體模型，通過可視化的模型對工程進(jìn)行模擬，了解設(shè)計(jì)方案中的不足，并進(jìn)行改進(jìn)，直至設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)化的效果。

第三，在施工現(xiàn)場分析方面，道路橋梁設(shè)計(jì)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)中需對地質(zhì)條件、地理環(huán)境等因素充分進(jìn)行考慮，才能更好的對自身的設(shè)計(jì)思維進(jìn)行調(diào)整，設(shè)計(jì)出可行性更高的方案。所以，對于設(shè)計(jì)師而言，在設(shè)計(jì)前需要對施工現(xiàn)場實(shí)際情況充分了解，而BIM 技術(shù)在應(yīng)用中，則能夠?qū)υO(shè)計(jì)師收集到的施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行深入分析與挖掘，并通過可視化技術(shù)，幫助設(shè)計(jì)師更好的了解方案中存在的問題，靈活變動(dòng)設(shè)計(jì)方案，從而對道路橋梁工程的推進(jìn)起到促進(jìn)作用。在項(xiàng)目組織協(xié)調(diào)中，設(shè)計(jì)人員同樣可通過BIM 技術(shù)對更多信息進(jìn)行掌握，實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場整體情況進(jìn)行全面了解的目的，對施工中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)問題最大限度的進(jìn)行規(guī)避，提升整體設(shè)計(jì)水平。

最后，在道路橋梁設(shè)計(jì)科研方面，BIM 技術(shù)同樣有較高的應(yīng)用價(jià)值，能夠保證研發(fā)工作的順利開展。通常在道路橋梁中心線設(shè)計(jì)、三維建模設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，都會(huì)用到BIM 技術(shù)。需要注意的是，BIM 技術(shù)能否有效應(yīng)用，與設(shè)計(jì)人員密切相關(guān)，所以作為設(shè)計(jì)人員而言，要通過不斷的學(xué)習(xí)與提升，對BIM 技術(shù)更好的掌握，提升自身的專業(yè)技術(shù)能力及設(shè)計(jì)水平，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中能夠?qū)IM 技術(shù)有效進(jìn)行應(yīng)用，才能使設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提升。

5 總結(jié)

綜上所述，BIM 技術(shù)在道路橋梁設(shè)計(jì)中的優(yōu)化應(yīng)用能夠進(jìn)一步提升道路橋梁設(shè)計(jì)方案的模擬，并快速完善相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，加強(qiáng)對于施工現(xiàn)場的技術(shù)指導(dǎo)。在全新形勢下，將構(gòu)建創(chuàng)新型協(xié)同化的工作模式，不斷推進(jìn)BIM技術(shù)在路道路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效率，有效保證建造項(xiàng)目的質(zhì)量，推動(dòng)道路橋梁行業(yè)獲得穩(wěn)步發(fā)展。