基于BIM平臺(tái)的橋梁工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用

岑峰

（中國(guó)中鐵四局集團(tuán)第二工程有限公司，江蘇 蘇州 215131）

1 引言

21 世紀(jì)初，由美國(guó)歐特克公司提出的BIM 技術(shù)問(wèn)世。經(jīng)過(guò)了近20a 的完善和發(fā)展，BIM 技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都有較好的表現(xiàn)，其獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念和可視化的3D 建模方式，給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的推動(dòng)力。但是，相較于傳統(tǒng)的建筑或機(jī)械領(lǐng)域，BIM 技術(shù)在其他領(lǐng)域的運(yùn)用還有一些局限性。本文簡(jiǎn)述BIM 技術(shù)在公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并做出相關(guān)分析。

2 BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

公路橋梁有多種設(shè)計(jì)建設(shè)方案。根據(jù)不同的地形和施工環(huán)境，可以運(yùn)用不同的施工方案進(jìn)行合理的施工，而B(niǎo)IM 技術(shù)可以很好地在多種方案中進(jìn)行科學(xué)的比對(duì)，選出最佳方案。因此，在公路橋梁建設(shè)方面，BIM 的作用不可忽視。

2.1 基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)搭建

運(yùn)用BIM 技術(shù)建立施工環(huán)境的全模擬，建立可完全反映現(xiàn)實(shí)的虛擬3D 模型，需要用到多種當(dāng)下最先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，如激光掃描技術(shù)、航測(cè)遙感技術(shù)。從事專(zhuān)業(yè)橋梁設(shè)計(jì)的工作人員可以通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)橋梁工程方案進(jìn)行建模。使用自主研發(fā)的BIM 建模軟件，首先，通過(guò)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行科學(xué)勘察，對(duì)模型進(jìn)行初步框架設(shè)計(jì)；其次，再利用設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)此模型進(jìn)行操作，最后，在多個(gè)協(xié)同平臺(tái)的共同努力下，將具有初步輪廓的BIM 模型與環(huán)境相融，得到了有著完整大環(huán)境的 3D 模型【1】。

模型建立后，需要橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)行業(yè)的專(zhuān)業(yè)人士，通過(guò)模型對(duì)整體施工方案進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)多方面的認(rèn)證來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)方案的切實(shí)可行，要保證在進(jìn)行各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)校核時(shí)，各設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)保持同步，避免因信息不同步而帶來(lái)的校核錯(cuò)誤。還要結(jié)合BIM 技術(shù)，在經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)人員的認(rèn)真校核之后，再進(jìn)行下一步的操作。

2.2 BIM技術(shù)在橋梁方案比選中的應(yīng)用

在公路橋梁的諸多方案當(dāng)中，裝配式橋梁是整個(gè)橋梁系統(tǒng)中非常重要的一種，在橋梁方案設(shè)計(jì)到最終敲定需要耗費(fèi)較大的精力。原有的橋梁建設(shè)方案往往會(huì)使用比例為1∶2000的地形圖和其他設(shè)計(jì)資料，盡管通過(guò)這樣的方法可以使得橋梁的方案設(shè)計(jì)工作順利開(kāi)展，但實(shí)際上是有諸多問(wèn)題的，比如：平面的地形圖和路線(xiàn)圖無(wú)法真實(shí)地反映方案的設(shè)計(jì)意圖，無(wú)法反映出工程中的諸多細(xì)節(jié)問(wèn)題，表達(dá)混亂，給校核工作帶來(lái)了麻煩，而在使用了BIM 技術(shù)，并進(jìn)行完整建模之后，僅需要根據(jù)模型進(jìn)行施工既可。

2.3 BIM技術(shù)在鋼橋細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在對(duì)較復(fù)雜的地形進(jìn)行公路橋梁建設(shè)方案設(shè)計(jì)時(shí)，BIM的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。BIM 模型相較傳統(tǒng)平面施工圖紙能更清晰地反映實(shí)際情況，且在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境如峽谷、河流和某些非常重要的橋梁路段進(jìn)行施工時(shí)，傳統(tǒng)的裝配式橋梁已經(jīng)難以滿(mǎn)足需求，需要進(jìn)行更加復(fù)雜的橋梁建設(shè)。BIM 技術(shù)模型可將復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)中的重要節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)出來(lái)，保障設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理。同時(shí)在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，通過(guò)BIM 技術(shù)的自身功能，在建模完善后，可以直接在模型中設(shè)計(jì)，提升細(xì)部設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.4 BIM技術(shù)在懸索橋節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)圖紙和BIM 3D 模型相比較，有諸多的不足之處。在進(jìn)行大型索橋的建設(shè)時(shí)，平面圖紙是很難將橋梁建設(shè)中關(guān)鍵且復(fù)雜的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)清晰呈現(xiàn)出來(lái)的，尤其是主梁節(jié)點(diǎn)錨栓、索鞍等特殊的情況。而B(niǎo)IM 均可清晰展現(xiàn)。

2.5 BIM技術(shù)在鋼箱梁細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)交通的不斷發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，出現(xiàn)了更多的跨線(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)。為保障施工質(zhì)量，也為了使被跨越公路不受影響，專(zhuān)業(yè)的公路橋梁方案設(shè)計(jì)人員越來(lái)越青睞于鋼箱梁頂推方案。鋼箱梁總共分為6 部分，由工廠(chǎng)進(jìn)行分開(kāi)澆筑，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接處理。由于其內(nèi)部的受力情況較復(fù)雜，是對(duì)施工精細(xì)程度的一次挑戰(zhàn)，而以往的平面圖紙僅能以普通的截面分析來(lái)對(duì)鋼箱梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步反映，這不僅是給工程建設(shè)團(tuán)隊(duì)增加了難度，還給鋼箱梁的制造帶來(lái)了影響，這是傳統(tǒng)平面圖紙的一大弊病【2】。

2.6 BIM技術(shù)在橋梁可視化技術(shù)交底中的應(yīng)用

在進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，BIM 技術(shù)的作用再一次得到了體現(xiàn)。在過(guò)去，方案設(shè)計(jì)人員同工程建設(shè)者進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，僅是通過(guò)語(yǔ)言或圖紙對(duì)一個(gè)想象中的橋梁進(jìn)行描述，一旦描述語(yǔ)言或理解方面有了偏差，則難免會(huì)給工程的順利實(shí)施帶來(lái)困難，這也是行業(yè)內(nèi)普遍出現(xiàn)的問(wèn)題。但是，在進(jìn)行技術(shù)交底溝通時(shí)，合理地運(yùn)用BIM 技術(shù)，可以對(duì)施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或其他施工復(fù)雜點(diǎn)進(jìn)行模擬，使干燥的語(yǔ)言變?yōu)樯鷦?dòng)的模型體現(xiàn)，更加直觀和易于了解，并在施工過(guò)程中把需要注意的地方做出標(biāo)識(shí)，整個(gè)施工過(guò)程一目了然。除此以外，還可以通過(guò)BIM技術(shù)建立相應(yīng)的信息庫(kù)，將施工關(guān)鍵點(diǎn)和關(guān)鍵的施工方法都詳細(xì)錄入，作為日后進(jìn)行公路橋梁方案設(shè)計(jì)時(shí)的對(duì)比庫(kù)。

3 BIM技術(shù)在公路橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)用中存在的難點(diǎn)

1）BIM 自主研發(fā)的軟件尚未正式投入使用，目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)建筑方案設(shè)計(jì)所使用的BIM 軟件還是國(guó)外研發(fā)的。軟件研發(fā)的諸多標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)行業(yè)規(guī)范不匹配。BIM 技術(shù)的應(yīng)用是新建設(shè)技術(shù)的一次革新，對(duì)BIM 的本土化工作已刻不容緩。

2）對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件配置要求較高。在建模的過(guò)程當(dāng)中，軟件需要收集大量的信息，這些信息包含了施工環(huán)境的地質(zhì)地貌，周邊村莊或城市的人文數(shù)據(jù)等，導(dǎo)致了建模數(shù)據(jù)量極其繁雜，這就對(duì)硬件設(shè)備提出了更高的要求【3】。

3）在BIM 應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)行業(yè)還沒(méi)有較為規(guī)范的軟件使用規(guī)范。在BIM 技術(shù)的應(yīng)用方面尚處于摸索期，并且對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)利用不夠，對(duì)軟件的熟悉程度不夠，行業(yè)內(nèi)缺乏起主導(dǎo)作用的行為規(guī)范準(zhǔn)則。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，BIM 工程中，需要對(duì)工程本身的全過(guò)程都有所了解。方案設(shè)計(jì)人員要對(duì)工程設(shè)計(jì)中的各種BIM 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。

4）由于BIM 技術(shù)在行業(yè)內(nèi)仍屬于新型技術(shù)，而且在進(jìn)行BIM 建模的過(guò)程都了如指掌，還要熟悉BIM 軟件的應(yīng)用，這就需要從業(yè)人員具有較高的職業(yè)素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)技能。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，BIM 技術(shù)在公路橋梁建設(shè)行業(yè)已經(jīng)有了初步的應(yīng)用。其不可忽視的作用在方案設(shè)計(jì)階段的各個(gè)環(huán)節(jié)都有所體現(xiàn)：工程細(xì)節(jié)演示、工程難點(diǎn)標(biāo)識(shí)、改變技術(shù)交底方式等方面，都體現(xiàn)了BIM 技術(shù)相較于傳統(tǒng)平面圖紙的巨大優(yōu)勢(shì)。BIM技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多的行業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可和接受，并逐漸投入使用。而在大量的使用過(guò)后，必然會(huì)形成行業(yè)內(nèi)對(duì)BIM 技術(shù)應(yīng)用的初步規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，使BIM 技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)公路橋梁建設(shè)行業(yè)得到更好的發(fā)展，而B(niǎo)IM 技術(shù)建模將會(huì)成為我國(guó)建筑行業(yè)中不容忽視的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。