BIM技术在桥梁设计阶段的应用分析

张波波 付培楠

华杰工程咨询有限公司 北京 100029

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引言

BIM是一种数据化的工具，能够经过模拟，在施工前准确反映，并对2D设计图纸作出正确的理解和高效的应对。这种技术起源于20世纪末期，可以对数据设计等进行整合，在后期的策划运行过程中共享和传递，使工程技术人员对各种状况能提前做好应对。BIM技术可以把工程初期的各种数据转变为3D模型，再难再复杂的建筑形式，都会变得很容易处理。可以通过这种技术不断完善初期的设计方案，最大程度上保证项目施工的质量，推动我国桥梁事业的发展。

1 BIM技术发展现状

BIM技术目前在国际建筑领域应用比较广泛，并取得了很好的效果，对行业的发展起到了积极的促进作用。BIM技术在我国工程实践中的应用尚在初级阶段，实际功能的应用还在摸索阶段。目前阶段的应用情况来看，效果很显著，国内应用该技术的企业大部分都是盈利状态，仅有15%左右处于亏损状态。目前BIM技术已经成为我国的建筑企业改革的重要技术支持之一，但是实际应用过程中，还有很多不足，知识多偏向于理论化，还应该加大该技术研究力度，在不断发展中研究出适合我国企业发展的技术成果。

2 BIM技术在桥梁设计阶段的应用

BIM 可以通过一系列设计软件协同合作来实现，在众多BIM软件中，AUTODESK 及BENTLEY 两大平台软件应用的最为广泛，而AUTODESK平台凭借着早期AUTOCAD 在行业内打下的扎实基础，已成为各大设计院的首选。其中，Infraworks、Civil 3D、Recap360、Raster Design 及3dmax CivilView 等A 平台BIM 基础设施设计软件，已被广泛应用到桥梁设计工作中。

2.1 结合GIS 的多元化基础数据处理

在桥梁设计中，分析原始地形数据是设计的第一步骤，然而传统的地形数据仍停留在二维平面中，无法直观的表达地形地貌。通过Civil 3D 处理后的地形图，可以建立起系统的三维模型，并在此基础上进行高差，坡度等分析。软件自带的Geotechnical 及river模块，能使地勘及水利数据集中呈现在三维模型中。此外，结合Raster 软件，能使通过GIS 软件获得的航拍图片矢量化，并直接附着于处理好的三维地形中，从而达到实景呈现。其次，在项目前期投标或方案阶段，往往会出现地形图等基础资料缺失的情况，令项目无从开展。通过Infrawoks，使用自带的模型创建工具或者处理网络获取的不同精度GIS 数据，能够实现快速实景建模，并以此为基础进行设计，从而顺利的推进项目。

2.2 建立动态桥梁模型

BIM技术模型的应用的前提是相关桥梁设计人员要对桥梁的基础数据做好相关整理，在应用过程中，桥梁结构在BIM中的选择系统是第一步，由于我国的BIM技术在处理上还不够成熟，因此需要在应用的过程中不断发现并改正问题，增加该技术的成熟度。CIVL 3D 可以使道路的平、纵、横设计动态连接，任意一点的设计修改，都会联动到与此相关联的其他内容上，自动进行更新，省去了大量的重复工作。例如，一般桥梁建筑过程中，需要做结构提取时，通常做的第一步是固定桥梁结构，这种方式相对来说是简便易行的。BIM技术应用成功的关键是要技术人员做好桥梁的设计图纸。目前我国部分桥梁设计企业已经认识到BIM技术的重要作用，已经在实际操作过程中应用了该技术，并且取得了很好的成效。但是这种应用片面性太强，因为这种企业大都只是进行图纸设计，应用也仅限于该环节，缺乏一个整体的连贯性，因而对整体结构把控比较困难。这就运用BIM模型的时候，技术人员重点研究数据模型参数，这样会整体上提高桥梁的整体构建速度。BIM技术的应用，对于桥梁审计企业不管是结构设计，还是桥梁施工进度的控制上，都有很好的推进作用。

2.3 桥梁设计合理性分析与冲突检查

桥梁设计人员在设计图纸的初级阶段，可以通过BIM模型对初稿进行检查，核对，提前验证施工进度。对于设计图纸中出现的问题，可以提早发现，及时整改，施工前保证设计图纸的正确性，避免在施工中出现问题，延误工期，造成更大的经济损失。BIM模板可以根据设计图纸，系统自动生成物料明细，设计人员可以根据这些明细进行核对，统计工程中存在的偏差。BIM技术的桥梁设计冲突检查可以避免很多传统设计图纸中因经验不足或人为疏忽而产生的错误，后期人工审核因为不够智能化，很容易存在漏检的问题,如果后期施工中再发现问题，会造成人力物力的巨大浪费。因此在桥梁设计过程中应用BIM技术是不论在前期技术审核方面，还是对于桥梁现场施工的顺利开展，都是非常有必要的。

2.4 工程量统计

工程量的统计也是桥梁施工中重要的一个环节，而传统的计算方式是依据2D的CAD设计图纸，人工计算，这种方式极容易出现差错，耗费时间，是困扰桥梁设计企业的一个难题。在完成桥梁模型的建立后，Civil 3D 利用其强大的曲面数据计算能力，能快速有效地计算出桥梁的土方量，自动生成土石方量表。工程量万一计算差错，会给后期的材料采购和现场施工带来很严重的后果。BIM技术在工程量统计上是非常的智能的，无需人工测算，只要构件好桥梁模型，就能迅速准确的获得相关数据，大大简化了设计人员的工作，提高了整体的工作效率。如果在实际测算过程中，发现哪个结构不合理，需要进行整改，对于需要调整的材料数量也能迅速准确的呈现在表格中，并迅速计算出相关成本，既能保证工程的准确性，简化工作流程，又能大大提高工作效率。

3.5 对图纸输出的优化

桥梁建筑的主要依据是设计图纸，而图纸往往都是2D形式的，图纸的正确性直接影响到桥梁质量的好坏，是现场施工中的主要参照标准，所以设计图纸是桥梁工程的所有流程中的重中之重。通过Civil 3D 预先建立好的标签集，可以迅速的完成的各个图纸标注，并且将错误率降低为零。同时，通过前期设置好的代码集，可以智能的控制图纸中各个元素的颜色、线宽、填充样式等属性。BIM技术能将平面的图纸呈现可视性的框架，传统的图纸审核机制存在片面性，人工审核有局限性，容易因经验不足导致失误，这样就给后期的施工过程带来很多不可预知的风险，人的精力有限，建筑技术很难得到大幅度的提高。随着社会经济的不断发展，桥梁企业对BIM技术的需求越来越迫切，这种技术能大大提高审核的效率，准确性，设计人员还能根据技术结果修改完善图纸的不足。比方说，图纸上呈现的只是一些简单的线条和数字，要想知道施工中出现的问题，只能由设计人员靠脑子空想，只是理论化的知识，跟实际还是有很大的出入，而BIM技术却能让图纸呈现可视性，可以模拟出真实的施工效果，有效避免了人工审核的不足，再复杂的结构都能准确无误的表现出来，所以BIM技术在桥梁设计领域的作用不可忽视。

结束语

在我国的建筑行业中，BIM技术的应用越来越广泛，也给企业带来了很好的经济和社会效益。BIM技术在我国的应用还在初级阶段，还有待于完善，我们要在应用过程中不断地加以完善，努力研究出适合我国桥梁事业的先进技术，给企业带来更大的效益。