市政路橋設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用

宋鳳

摘 要：在我國市政工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，數(shù)量不斷增多的背景下，路橋設(shè)計技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展。BIM技術(shù)是目前一種有效的路橋設(shè)計手段，能夠通過建模的方式，為市政路橋設(shè)計提供更加科學的設(shè)計依據(jù)和參考。本文就以市政路橋設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用進行幾點具體分析。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；市政路橋；應(yīng)用；設(shè)計

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0133-02

BIM是一種建筑信息模型，在三維數(shù)字基礎(chǔ)之上發(fā)展起來，能夠?qū)ㄖこ添椖康母鞣N信息進行集合、關(guān)聯(lián)，并進行研究和分析，總結(jié)其一致性，特別實在復(fù)雜關(guān)系的項目設(shè)計中，BIM技術(shù)能夠提高設(shè)計效率，優(yōu)化設(shè)計步驟，保障設(shè)計的科學性。我國此項技術(shù)應(yīng)用較晚，近些年逐漸開始在一些大型工程中使用。橋梁工程，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及龐大、繁瑣的設(shè)計構(gòu)建，工程地理環(huán)境復(fù)雜，并且具有各種耦合約束條件，而運用BIM技術(shù)，可以將這些復(fù)雜的關(guān)系簡單化，能夠?qū)Ω鞣N關(guān)系進行協(xié)調(diào)，因此受到了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。

1 項目概述

本工程是主城區(qū)市政工程要道，道路紅線長為40m，雙向6車道，設(shè)計車速為40km/h，兩側(cè)設(shè)有非機動車道和人行道，全程為0.84km。本工程橋梁引橋采用簡支箱梁，跨徑為25米。

2 市政道路設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

設(shè)計階段市政橋梁工程中引入BIM模型，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在工程量統(tǒng)計、碰撞檢查以及三維可視化展示等三個方面[1]。

（1）工程量統(tǒng)計。構(gòu)建BIM模型，快速生成各種工程量，并獲得各項工程量清單。借助BIM技術(shù)構(gòu)建的工程量清單以及二維CAD設(shè)計圖紙的對比，能夠快速并準確的檢測出CAD圖紙設(shè)計中存在的工程量統(tǒng)計問題。（2）碰撞檢查。碰撞檢查主要是借助BIM技術(shù)，對多個專業(yè)以及關(guān)聯(lián)進行協(xié)調(diào)設(shè)計，它將原本獨立的各項關(guān)系快速聯(lián)系在一起，同時還能夠?qū)@些關(guān)系進行優(yōu)化，根據(jù)實際需求不斷優(yōu)化和更新。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁構(gòu)建設(shè)計中，CAD圖紙設(shè)計，要將不同的構(gòu)架分別繪制在不同的設(shè)計圖紙上。但是，設(shè)計中無法避免一些設(shè)計不周的情況，設(shè)計不周會導(dǎo)致一些管道碰撞、部件位置沖突等情況，另外，專業(yè)設(shè)計人員之間，由于溝通不善，也容易引發(fā)一些設(shè)計問題。碰撞檢查能夠快速檢測這些問題，并優(yōu)化傳統(tǒng)CAD設(shè)計的不足。在本次研究的項目工程中，采用了Autodesk Revit鏈接管理與工作集，在建模、整合、碰撞檢查等，大幅降低了設(shè)計不周導(dǎo)致的一系列失誤，從而為橋梁施工提供了更加可靠的依據(jù)和支撐，降低了出現(xiàn)施工錯誤的幾率。（3）三維可視化展示。橋梁結(jié)構(gòu)中存在一些復(fù)雜構(gòu)件，傳統(tǒng)CAD圖紙對這些復(fù)雜構(gòu)件表述比較困難，這大大增加了施工方對圖紙意圖的理解難度，容易出現(xiàn)一些與施工設(shè)計不符的情況，進而增加不必要的成本投入，導(dǎo)致經(jīng)濟損失。另外，二維CAD設(shè)計圖紙在設(shè)計信息表述上也不夠完整，設(shè)計者的意圖，基本無法完整的傳遞給施工單位以及運營管理部門。

而BIM模型的應(yīng)用，設(shè)計者意圖能夠得到完整的傳達，可以更加立體、直觀、全面的展現(xiàn)設(shè)計成果，解決了傳統(tǒng)設(shè)計方法表述不完整、不準確等問題，促使了設(shè)計方與施工方之間的良性溝通。設(shè)計成果的三維立體化展示，提高了項目的實用性，縮短了施工技術(shù)交底時間。

3 BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計階段的應(yīng)用

3.1 BIM模型建立

在設(shè)計階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用屬于核心環(huán)節(jié)，本項目路橋上部結(jié)構(gòu)主橋的跨度為5，屬于上承式空腹拱橋，箱型截面，引橋為簡支箱橋梁，并采用了相同高度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)主橋墩采用了承臺以及群樁基礎(chǔ)，采用了承臺樁基作為主引橋的基礎(chǔ)。在本項目中，運用了Autodesk Revit對箱梁、柱式橋墩等進行了結(jié)構(gòu)圖構(gòu)建，展示了其各項參數(shù)，以及參數(shù)化的結(jié)構(gòu)族庫，并實現(xiàn)了對二維CAD圖紙轉(zhuǎn)換為BIM模型，在此基礎(chǔ)上，對工程量統(tǒng)計、碰撞檢查以及三維可視化演示。

3.2 箱梁BIM參數(shù)化設(shè)計

箱形截面為閉口薄壁截面，抗扭剛性強，頂板、底板面積都比較大，其正負彎矩的承擔能力性能強，并且施工中得到了廣泛應(yīng)用。截面形式由箱、室數(shù)量分為單箱單室、單箱多室、多箱單室和多箱多室；腹板構(gòu)造包括直腹板、斜腹板兩種。本文主要對單箱單室截面構(gòu)造進行研究，對路橋箱梁參數(shù)化設(shè)計進行研究。

3.3 柱式橋墩

柱式橋墩根據(jù)橋?qū)挷贾貌煌譃閱沃?、雙柱和多柱式，上加蓋梁偉墩帽，墩柱又以截面形式分為圓柱墩和矩形墩，柱式墩模型的創(chuàng)建可以分為蓋梁模型和墩柱模型兩部分來完成。在完成了蓋梁與墩柱模型的構(gòu)建之后，則對蓋梁將要插入的族中設(shè)置參數(shù)。具體步驟如下[2]：

首先確定一個帶蓋梁柱子式墩的模型族，接著新建一個自適應(yīng)公制常規(guī)型族，并在默認標高平面和兩個豎直平面交點設(shè)置一個自適應(yīng)點，同時設(shè)置蓋梁順橋向?qū)挾燃s束參數(shù)為L。然后進行蓋梁族與墩柱族插入，同時調(diào)整邏輯參數(shù)K，確定墩柱的位置。除了箱梁、柱式橋墩之外，同時構(gòu)建了拱圈、承臺、走道板等參數(shù)化結(jié)構(gòu)族。最后，依據(jù)測量資料、地質(zhì)信息等基本數(shù)據(jù)，借助構(gòu)建參數(shù)化結(jié)構(gòu)族庫，按照從整體到局部、從零件到構(gòu)建的順序，進行定位，建立路橋BIM模型。

4 BIM模型應(yīng)用

4.1 工程量統(tǒng)計

隨著BIM模型的建立，各種構(gòu)建的工程量可以很快生成，進而可以準確的得到各種構(gòu)建的工程量清單。將BIM構(gòu)建過程中生成的工程量清單與二維CAD設(shè)計圖紙的構(gòu)建清單對比，可以快速、精確地檢測出基于二維CAD圖紙設(shè)計中存在的工程量統(tǒng)計問題。

4.2 碰撞檢查

碰撞檢查是BIM技術(shù)實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計的重要特性，通過碰撞檢查，可以實現(xiàn)各專業(yè)的關(guān)聯(lián)協(xié)同設(shè)計，從而及時有效地聯(lián)系在一起?；贐IM技術(shù)，可在設(shè)計中不斷地更新與優(yōu)化各個不同的專業(yè)。由于橋梁工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)建繁多的特點，在傳統(tǒng)基于二維CAD圖紙設(shè)計的過程中，不同的構(gòu)件經(jīng)常需要表示在不同的設(shè)計圖紙上。因此，由于設(shè)計時考慮不周而引發(fā)的管道碰撞、部件位置沖突等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，此外，不同專業(yè)設(shè)計人員間的溝通、協(xié)調(diào)也比較困難，導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量很難得到保障。而碰撞檢查可以很好地協(xié)同各專業(yè)設(shè)計，在設(shè)計過程中及時發(fā)現(xiàn)管道碰撞、部件位置沖突等現(xiàn)象，很好地解決了傳統(tǒng)橋梁設(shè)計中基于二維CAD圖紙合圖分析難以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在沖突的問題。本項目使用AutodeskRevit的工作集和鏈接管理，通過模型整合、碰撞檢查，從而在很大程度上降低了由于設(shè)計時考慮不周而引發(fā)的一系列錯誤，降低了施工時出現(xiàn)錯誤的概率[3]。

4.3 三維可視化展示

部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特征構(gòu)件部位，通過傳統(tǒng)的二維CAD圖紙很難表示清楚，在施工的過程中，施工方難以完整、準確地理解設(shè)計者的意圖，導(dǎo)致設(shè)計與施工不符，造成不必要的損失。另一方面，基于二維CAD的設(shè)計圖紙也很難將設(shè)計信息完整地表達出來，設(shè)計者的設(shè)計意圖、設(shè)計信息通過二維CAD圖紙很難完整地傳遞到施工單位及運營管理部門。

5 結(jié)語

在市政路橋工程設(shè)計階段引入BIM技術(shù)，能夠優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建BIM模型，對工程量統(tǒng)計、碰撞檢查、三維可視化進行展示，效果十分顯著。本文對其進行研究，旨在為日后類似橋梁設(shè)計BIM技術(shù)的應(yīng)用提供一定參考和經(jīng)驗。雖然我國在BIM技術(shù)領(lǐng)域的研究和發(fā)展還處于初級階段，執(zhí)行標準還不夠統(tǒng)一，但是其發(fā)展速度很快，日后的市場十分廣闊。

參考文獻

[1]方俊.淺析BIM技術(shù)在市政道橋施工中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015，（13）：68.

[2]王義明.淺析BIM技術(shù)在市政道橋施工中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：文摘版，2016，（7）：68.

[3]許艷林.BIM技術(shù)助推市政路橋設(shè)計新機遇[J].工業(yè)b，2016，（3）：206.