大跨度斜拉桥设计中BIM技术的应用

王 捷

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550001)



大跨度斜拉桥设计中BIM技术的应用

王 捷

(贵州路桥集团有限公司，贵州 贵阳 550001)

基于目前大跨度斜拉桥设计建设过程中存在的工作量大、时间长且成本消耗大等问题，文章分析了研究大跨径斜拉桥设计应用BIM技术的重要性以及优势，并提出了技术应用的方式方法，其目的是为相关建设人员提供一些理论依据。

大跨度斜拉桥；BIM技术；Revit Structure；Bentley-Bentley Architecture

1 研究大跨度斜拉桥设计中BIM技术应用重要性

建筑信息模式(Building Information Modeling，BIM)最早是由美国学者在20世纪70年代提出来的。就目前的美国BIM技术行业市场，已经形成了相对完整的BIM技术应用标准，即NBIMS，(National Building Information Model Stand-ard)。具体来说，就是将BIM技术作为三维数字技术应用基础，从而建立起各类工程建设的数据模型。此过程,BIM技术是实现工程项目设施实体以及工程特性数字化表达的重要载体。桥梁作为特殊的建筑结构，其具有结构复杂、受力要求高以及形式多样化等特点，这就使得其设计应用受诸多因素的影响，尤其是大跨度斜拉桥的设计。因其结构的特殊性，设计过程极易出现错漏或是造成施工浪费问题的出现。

2 大跨度斜拉桥设计中应用BIM技术优势分析

BIM技术应用于大跨度斜拉桥的优势，主要体现在基于核心建模软件Revit Structure 建立的构件族库。具体来说，大跨度斜拉桥构件族库的建立，不仅能够实现工程信息化模型的完整性，还能在设计过程中通过计算机技术减少工作量。由于计算机技术的精确性，使大跨度斜拉桥设计误差得到了有效控制。这种情况，BIM技术的应用成功解决了大跨度斜拉桥梁工程建模水平和速度不高问题。此外，BIM技术的应用还能通过斜拉桥的信息化模型导出对应的二维施工设计图纸，进而生成三维图纸。这样一来，就能对存在问题的图纸进行自动修改，从而节省大跨度斜拉桥设计施工的时间。值得注意的是，基于BIM技术的大跨度斜拉桥设计还能减少以往设计方法造成的原材料浪费问题，从而大幅度降低大跨度斜拉桥施工建设的造价成本。为此，相关建设人员应将该技术内容、应用方式重视起来，并通过不断优化其应用，以适应市场经济发展对大跨度斜拉桥施工建设提出的安全稳定性要求。

3 大跨度斜拉桥设计中BIM技术应用方法

3.1 优化技术软件选择

就目前的市场环境，可供大跨度斜拉桥BIM技术设计应用的软件类型有四种分别是：Autodesk--Revit 、Bentley-Bentley Architecture、GraPhisoft/Nemetschek AG-Ar-chiCAD 以及Tekla Corp． - Tekla Strueture，Xsteel。其中两类使用较为常见，Autodesk-Revit 软件的作用优势为，具有应用平台独立性以及操作便捷性。但由于该类软件是由第三方进行开发设计的，其创建的文件形式，使其无法与其他软件平台进行互通。对于需要转换模型的设计，该软件应用存在一定劣势。而Bentley-Bentley Architecture软件，具有功能强大且设计范围较广特点，但其操作难度大，因此，仅适用于对此软件使用较为熟练的桥梁工程设计人员。由此可以看出，Revit 系列软件无论是从功能上还是使用上均具有不可替代的优势，因此，设计人员应优先采用该软件进行族库模型建立。

3.2 全桥模型建立方法

首先，当大跨度桥梁各部分构件族库建立完成后，设计人员应将其建立一个结构项目文件。其次，将建立好的构件族库载入到结构项目样板文件中，从而调整各个构件在项目中的位置，进而提高模型变化的真实合理性。最后，设计人员就可应用二维或三维模型，对工程建设的实际情况进行可视化分析，进而提高桥梁工程设计应用的科学合理性。此过程，要求设计人员要充分考虑大跨度斜拉桥多处的地形条件和地质条件，并将地层、索塔、基础、主梁以及斜拉索等族库载入项目文件中，以得到完整的项目模型。在实际进行设计建模过程中，由于族库建立具有有效性和便捷性特点，为此，设计人员可通过参数调整和可载入族，来降低整个工程施工建设的造价成本。这种把构件族库资源共享化的科学技术，是未来桥梁工程施工建设研究的主要方向。因为，建模设计应用过程中，还存在许多技术难题，为此，相关人员应不断完善工程建设族库模型的构建，以扩大BIM技术应用的更大价值。

3.3 应用实例

以某大跨度斜拉桥工程设计为例，在建立墩柱族库过程中，设计人员现在Revit中建立空心截面，并通过拉伸使其达到实际构件高度。其次，将工程墩台的基础尺寸、标高以及材料设置输入到空白截面中。最后，对倒角的细部构造进行处理，就完成了墩柱族库模型的建立。

对于索塔族库的建立，设计人员要分三部分进行模型建立，即下塔柱、上塔柱以及钢锚梁。对于下塔柱来说，由于该斜拉桥主塔塔柱是变截面的空心结构，且下部塔柱存在向外倾斜特点。为此，设计人员应将上部塔柱设计为竖直构造，即将下部塔柱与中塔柱的交点处作为第一道横梁位置，将中部塔柱与上部塔柱交点作为第二道横梁位置。此外，由于公制结构柱样板文件自身就携带一些参数，这就使得建模设计人员要考虑多方面的问题影响。在对上塔柱进行墩柱族库建立过程中，由于索塔上塔柱的横梁和塔尖构造较为复杂，这就使得设计人员要注重上塔柱塔尖的截面变化。对于索塔上的钢锚梁设计，由于其是斜拉索在塔柱结构上实现索力传递的重要构件，为此设计人员要特别注意BIM模型的设计应用。具体来说，在索塔的顶部及横梁与塔柱相交的地方均要留有供维修人员作业的孔洞，即人孔。由于人孔做法是绘制出人孔的形状后使用“实心/空心”功能来进行调整的。因此，设计人员应将其最终的功能实现调整为空心，并用剪切功能将洞口模型建立起来。

4 结束语

综上所述，大跨度斜拉桥设计中BIM技术应用具有降低工程设计工作量、造价成本以及繁琐性作用优势。然而，其在实际应用过程中，由于族库构件模型众多，设计人员很难实现准确性的有效控制，为此，设计人员应根据工程建设的实际情况选择具有应用效率的软件，从而简化二维或三维构件模型的生成。此外，BIM技术应用不仅实现了桥梁各部分构件的真实模拟，还为设计人员提供了构件调整的平台。这样一来，设计人员只要结合工程所处的实际情况就能大幅度提高设计应用的有效性。这是满足大跨度斜拉桥建设使用安全性、耐久性的重要课题内容，相关人员应将其作为重点研究对象，以作用于实践。

[1] 宋福春,陈冲,张兴,赵宁.BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2016,(1):115-123.

[2] 史瑞英,贺洪波,张现林.BIM技术在永川长江大桥施工中的应用研究[J].图学学报,2016,(4):556-560.

[3] 刘伟.基于建养一体化的大跨度斜拉桥BIM应用技术[J].广东公路交通,2016,(4):45-49.

2016-12-28

王捷(1989-)，男，贵州纳雍人，助理工程师，研究方向：公路桥梁。

U442

C

1008-3383(2017)05-0094-02