BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計中的運用

（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300450）

一、工程概述

該橋梁項目主要技術(shù)指標(biāo)為I級，設(shè)計行車時速為90km，橋位處不通航，設(shè)計洪水頻率為1/80。橋梁標(biāo)準斷面寬度為22.68m，橋長為176.97m，結(jié)構(gòu)形式為8m+10×16m+8m。橋梁單跨橫向由10片普通鋼筋混凝土空心板構(gòu)成，為2邊梁+8中梁形式，頂寬為1.568m，底寬為1.256m。橋面下鋪裝層是厚度為145mm的C35混凝土現(xiàn)澆層，上方是厚度為75mm的瀝青混凝土鋪裝層。

二、橋梁設(shè)計中BIM技術(shù)的運用

在橋梁設(shè)計BIM三維建模階段，主要依據(jù)設(shè)計二維圖紙進行模型設(shè)置。具體建模過程如下：

（一）前期設(shè)計準備

在橋梁設(shè)計前期，需要對各個機構(gòu)的利益需求進行全面分析?？紤]到平面圖紙在展示設(shè)計效果方面的局限，在前期橋梁設(shè)計方案比選階段，設(shè)計單位可利用Autodesk Revit軟件，從參數(shù)化、信息化、數(shù)字化三個層面進行數(shù)字模型的構(gòu)建，通過橋梁動態(tài)三維可視化模型的演示，為設(shè)計理念的傳達提供依據(jù)。

（二）設(shè)計優(yōu)化步驟及沖突檢查

在前期設(shè)計方案確定成后，設(shè)計單位可基于BIM三維可視化模型，按照“二維圖紙→三維可視化建?！：藱z查→問題/修改二維圖紙→設(shè)計完畢”的步驟，對橋梁進行設(shè)計校核及沖突檢查，并依據(jù)具體橋梁建設(shè)標(biāo)準對設(shè)計圖紙進行修改及參數(shù)優(yōu)化。通過對二維圖紙的反復(fù)修改、再建模、再檢測，保證橋梁工程設(shè)計參數(shù)與施工需求相符。

首先，在校核檢驗階段，可以通過XX橋梁項目模板自動生成材料清單，將模板材料清單與二維設(shè)計圖進行對比分析，最終得出工程量統(tǒng)計階段出現(xiàn)的問題，如鋼筋數(shù)量統(tǒng)計錯誤等。

其次，在沖突檢驗階段，設(shè)計人員可利用Autodesk Revit工作集合，構(gòu)建參數(shù)化橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，并以鏈接管理的方式進行視圖樣本及明細表模板分析。隨后綜合分析XX橋梁項目橋梁BIM模型中標(biāo)準梁、道路標(biāo)識、走道板等數(shù)據(jù)問題。以鋼筋配筋順序檢驗為例，設(shè)計人員可利用Autodesk Revit開放接口API對橋梁下部結(jié)構(gòu)參數(shù)鋼筋配筋情況進行全面檢測，同時對不同類型橋墩、橋臺布置實體鋼筋數(shù)量進行統(tǒng)計分析，避免后續(xù)橋梁施工階段因鋼筋布設(shè)不當(dāng)出現(xiàn)返工。

最后，在確定橋梁設(shè)計三維模型運行穩(wěn)定之后，可直接在三維橋梁BIM模型中生成二維圖紙。BIM三維模型與二維圖紙的關(guān)聯(lián)性，可以在保證圖紙生成效率的同時，提高圖紙生成質(zhì)量。將自動出圖模型與以往二維設(shè)計圖紙進行比對分析，可以直觀觀測出以往橋梁二維設(shè)計圖紙中存在的不良因素。

同時，對于XX橋梁項目關(guān)鍵施工工序，橋梁設(shè)計人員應(yīng)在沖突檢查及圖紙比對分析的基礎(chǔ)上，對各模塊中心線間運行穩(wěn)定性進行深入分析。如在支架安設(shè)階段，設(shè)計人員應(yīng)對模板系統(tǒng)與下橫梁底面、分配梁中心線與模板底面、鋼桁梁骨架線與分配梁等模塊間的邏輯聯(lián)系進行逐一分析，從而細化具體預(yù)埋件位置及施工流程。

（三）后期設(shè)計檢查

基于BIM技術(shù)的橋梁設(shè)計檢查主要是利用模擬4D技術(shù)對施工階段各模塊施工情況進行模擬分析。施工模擬4D技術(shù)又稱4D BIM技術(shù)，主要是將各施工專業(yè)三維橋梁模型、橋梁各模塊施工進度計劃、橋梁各模塊施工質(zhì)量控制計劃等信息，導(dǎo)入Autodesk Naviswork軟件中。通過對橋梁后期施工階段各模塊施工進度、質(zhì)量、安全風(fēng)險等進行分析，可得出各模塊施工進度合理性及協(xié)調(diào)程度，確保橋梁后期施工作業(yè)順利進行。此外，還可將各模塊材料、人力資金損耗情況等導(dǎo)入Autodesk Naviswork軟件中，保證橋梁工程施工造價得到有效控制。

此外，為保證橋梁施工完畢后運維工作順利開展，設(shè)計單位也可以在橋梁三維設(shè)計模型、后期橋梁運維兩個模塊之間開設(shè)數(shù)據(jù)監(jiān)控接口，從橋梁安全數(shù)據(jù)檢測、橋梁運行無線檢測兩個層面，對橋梁檢測數(shù)據(jù)運行穩(wěn)定性進行全面實時監(jiān)控。若在BIM設(shè)計模型中發(fā)現(xiàn)橋梁出現(xiàn)明顯的運維故障風(fēng)險，可以通過短信預(yù)警的方式，第一時間通知橋梁運維人員處置。

三、BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計中的運用效益

首先，通過直觀信息模型演示，設(shè)計單位可向建設(shè)方準確傳達設(shè)計理念，建設(shè)方也可以根據(jù)自身需求，及時向設(shè)計方反饋意見，從而保證前期設(shè)計方案的進度得到把握。其次，在后期橋梁施工過程中，通過設(shè)計階段在BIM三維模型中對橋梁各模塊施工安全度的預(yù)先分析，可有效測試各模塊的施工危險程度，預(yù)先設(shè)定危險區(qū)域，保證后期施工階段風(fēng)險因素得到控制。最后，在橋梁設(shè)計中利用BIM技術(shù)，設(shè)計單位可向施工方詳細展示設(shè)計思路及施工流程，同時施工方也可根據(jù)自身經(jīng)驗及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，通過雙方信息交互，可以第一時間對存在較大施工風(fēng)險因素的模塊進行調(diào)整，保證施工效率。

四、結(jié)語

BIM技術(shù)是橋梁工程設(shè)計技術(shù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的新技術(shù)，其獨特的三維可視化功能，可以為橋梁設(shè)計單位與建設(shè)單位、施工單位信息交互提供有效的渠道。因此，在橋梁設(shè)計過程中，橋梁設(shè)計人員可依據(jù)橋梁工程具體要求，合理利用BIM技術(shù)進行三維建模，并結(jié)合校核檢查數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整二維設(shè)計圖紙，從而為橋梁后期施工順利進行提供保障。