BIM技术在武襄十城际铁路桥梁专业的应用

■ 赵月悦

BIM技术在武襄十城际铁路桥梁专业的应用

■ 赵月悦

BIM由于具备可视化、碰撞检查、自动统计工程量等诸多优点而成为未来工程设计的发展方向。武襄十城际铁路试点项目应用BIM技术，实现了桥梁专业完全基于达索平台建模设计，并实现了与欧特克平台数据交互及模型整合。设计成果具有可视化的优势，可直观、形象地进行设计交底指导施工，为今后基于达索平台进行桥梁BIM设计提供借鉴，也可为多平台BIM设计提供指导。

BIM；桥梁；达索；可视化；协同设计

0 引言

BIM（Building Information Modeling）全称建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性5大特点［1］。

随着BIM应用的深入，中铁第四勘察设计院集团有限公司（简称铁四院）桥梁专业在桥梁三维建模、由外部数据驱动的简支梁桥自动三维建模、与其他专业提供的三维模型的集成等方面取得一定成果。武襄十城际铁路试点项目的桥梁部分完全基于达索平台进行建模、设计，并实现与欧特克平台数据交互和模型整合。

1 项目概况

选取武襄十城际铁路DK418+300.00—DK426+600.00（武当山西站—王家庄隧道出口）作为BIM技术应用的试点，在此试验段完成综合多个专业的完整BIM设计。项目包括中间站（武当山西站）、线路、路基、桥梁10座（共3.5 km）、隧道6座（共约2.5 km），约合正线长度8.3 km。

项目中桥梁专业工作量大，合计10座大中桥、1座框架桥、5座涵洞。10座大中桥内含有（40+72+40）m连续弯梁特殊结构、（6×32）m道岔连续梁特殊结构、武当山西1号多线桥（含正线、到发线、站台梁）大型复杂结构。框架桥和涵洞复杂结构，按类型可分为4座框架涵、2座盖板涵；按与线路方向交汇方式可分为3座斜交涵、3座正交涵。

2 技术实施

2.1 技术路线

项目的设计流程：（1）BIM设计标准、原则、规范的确定；（2）创建参数化标准几何模型零件库；（3）搭建骨架模型；（4）模型装配；（5）碰撞检查；（6）反馈与调试；（7）工程量及工程出图；（8）模型轻量化、施工浏览及复核等。

2.2 实施难点

BIM设计中存在以下几个难点：

（1）复杂几何模型创建方面，如（40+72+40）m连续弯梁变截面段梁底空间曲线的创建，涵洞出入口翼墙、边坡、锥体和垂裙的创建，空间三维线路骨架线的创建等；

（2）几何模型属性赋予方面，包括材料属性、相关模型信息等；

（3）三维建模软件自动二维出图方面；（4）满足EBS标准的自动工程算量。

2.3 解决方案

针对BIM设计中存在的各个难点，在实施过程中的解决方案如下：

（1）利用线路资料以及自主开发的桥梁工程师软件中的线路数据文件，通过二次开发，将这些资料文件接入达索平台CATIA模块，自动生成线路骨架线。

（2）对于复杂构建进行细化构建。创建参数化标准几何模型零件库，涵盖桥梁上、下部结构等各种标准零件类型，如标准简支箱梁、圆端形实体桥墩、矩形空心桥台、桩基础和扩大基础等（见图1）。

图1 参数化标准零件BIM模型

在CATIA中，桥墩和桩基础可通过设置参数模块直接生成（见图2）。

图2 桥墩和桩基础参数及模型

创建特殊结构零件，如（40+72+40）m连续弯梁、盖板涵、框架涵等（见图3）。

图3 特殊结构零件BIM模型

创建桥梁附属结构标准库，如防护墙、电缆槽竖墙、人行盖板、遮板、栏杆立柱、柱帽、托梁、扶手、栏片等，通过装配梁体和附属结构完成模型设计（见图4）。

（3）在TXO模块下进行属性定制和扩展，通过数据模型特殊化创建程序包、新建属性名、属性类型及其他信息。针对复杂结构，需要人为创建定制的类别属性，并对类别属性进行构件编号、构件类型、材料类型、工程数量等相关属性的扩展（见图5）。

（4）在CATIA的Drafting模块下，通过选择投影面自动出立面图，通过剖切线位置自动出剖面图，并且可设置图幅尺寸、线型颜色、宽度等。BIM出图的主要优点在于二维图根据三维模型修改自动更新。

图4 CATIA装配模板

图5 桥墩扩展属性

（5）自动工程算量结合Engineering Rules Capture模块和CATIA Automation技术开发，目前所开发的代码是针对3Dpart零件级别，可实现装配产品下每一个零件均有对应的工程数量结果。

（6）复杂结构的设计运用碰撞检查来核算，三维模型能很好地反映出二维图难以表达的情形，并能有效检查出构件的碰撞（见图6）。图6所示武当山西1号大桥到发线十堰台与梁体的碰撞，经核实是设计欠缺考虑，缺少曲线布置计算。通过这种方式，能有效地对设计进行复核和检查，并能尽快反馈给设计者进行修改。

图6 梁体碰撞显示图

3 项目成果

3.1 装配全桥

在传统的施工技术交底中受二维图纸的局限性影响，不同使用者专业知识层次不同，会对图纸有不同的理解，在实际的工程施工过程中，可能出现对设计图纸的误读现象。利用BIM模型特有的立体、可视、全角度特点，BIM设计成果可以直接指导施工，实现设计的可视化交底［2］。

本项目根据线路专业提供的线路资料创建线路骨架线，然后根据线路骨架线创建墩台梁定位轴系，最后将梁体、桥墩、桥台、基础等参数化构件用轴系对轴系的方式装配全桥，如武当山西1号大桥（见图7）和潘凤沟大桥（见图8）。

图7 武当山西1号大桥

图8 潘凤沟大桥

武襄十城际铁路试点项目中，桥梁专业完成了全部BIM设计，BIM模型展示见图9。

图9 武襄十城际铁路桥梁BIM模型

3.2 二维出图

设计完成的BIM模型可直接生成CAD二维图纸，用于指导施工。

3.3 工程量

工程量是项目采购与项目概预算的基础，也是项目投资管理的基础，BIM自动工程算量结合Engineering Rules Capture模块和CATIA Automation技术做开发，可实现装配产品下每一零件均有对应的工程数量统计结果，如武当山西2号中桥工程数量（见表1）。

表1 武当山西2号中桥工程数量

4 结束语

本项目按照合理的技术路线进行实施，克服了BIM技术应用过程中的困难，实现了桥梁部分完全基于达索平台实现建模、设计，并实现了与欧特克平台数据交互和模型整合。

03030E1 B0 S1编01码020104层EB 8级SEB承S名台称构件1#墩从基属础类型C35材钢料筋类混型凝土构类承件型台1数73量.4单m位303030101010201078钻孔桩1#墩基础C35钢筋混凝土桩身200.3m3030301010102027墩台222.2m303030101010202018混凝土1#墩C35钢筋混凝土墩身220.2m31#墩C40钢筋混凝土垫石2m303030101010362#墩442.664m3030301010103017地基及基础276.464m303030101010301048承台2#墩基础C35钢筋混凝土承台125.664m303030101010301078钻孔桩2#墩基础C35钢筋混凝土桩身150.8m3030301010103027墩台166.2m303030101010302018混凝土2#墩C35钢筋混凝土墩身164.2m32#墩C40钢筋混凝土垫石2m303030101010463#台543.04m3030301010104017地基及基础294.94m303030101010401048承台十堰台基础C35钢筋混凝土承台157.14m303030101010401078钻孔桩十堰台基础C35钢筋混凝土桩身137.8m3030301010104027墩台248.1m3十堰台C35钢筋混凝土后墙158.6m3十堰台C35钢筋混凝土前墙36.5m303030101010402018混凝土十堰台C35钢筋混凝土轨道板42.6m3十堰台C35钢筋混凝土顶帽9.2m3十堰台C40钢筋混凝土垫石1.2m303030101025上部3孔0303010102016预应力混凝土3孔简支箱梁030301010201017预制正线32 m标准简支箱梁（双线）C50预应力钢筋混凝土箱梁1孔030301010201017预制正线24 m标准简支箱梁（双线）C50预应力钢筋混凝土箱梁2孔

BIM技术在武襄十城际铁路桥梁专业的成功应用具有以下意义：（1）桥梁专业完全基于达索平台进行建模设计，为实现多平台利用BIM进行设计提供借鉴指导价值；（2）与其他专业协同设计，推进新的沟通、协调方式；（3）通过项目的实施，加深掌握属性定制、自动算量、碰撞检查在BIM设计中的运用。

［1］ 清华大学BIM课题组. 中国建筑信息模型标准框架研究［M］. 北京：中国建筑工程出版社，2011.

［2］ 刘延宏. BIM技术在铁路桥梁建设中的应用［J］. 铁路技术创新，2015（3）：47-50.

赵月悦：中铁第四勘察设计院集团有限公司，助理工程师，湖北 武汉，430063

责任编辑 苑晓蒙

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