BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用研究

汪丽萍

（青海省公路科研勘测设计院，青海 西宁 810000）

1 桥梁项目概况

采用BIM建模技术进行设计的主体目标项目是一个位于主干公路网上的桥梁项目，该桥全长138 m，简直结构，设置有8道伸缩缝，每块有15片梁组成，两侧分别含有1.5 m的人行道以及中间7 m的行车道，桥面宽9.88 m。桥台为扩大基础，在项目中采用加宽利用的方案，扩大桥台基础，将既有桥梁中车经故时的震感予以去除。在进行新桥中心里程主要技术指标的设计上，要求荷载能够按照公路一级的设计要求，行车速度为80 km/h，采用地震设防标准进行参照，对旧桥的历史地震记录进行了考察，发现项目没有受到地震影响，洪水频率设置为1/100，桥梁的标准断面全宽为21 m，老桥宽度为9.8 m，新建桥宽为10 m，两桥间距为0.12 m，整体桥长桥梁，相关数据包括结构形式，为（6 m+10 m）×（15 m+8 m），两片边梁加六片，中梁悬臂0.23 m，底宽1.24 m，每片梁间流失一厘米的施工缝，桥面总宽10 m，预制空心板简支梁采用BIM模型进行展示。桥台及基础采用重力式墩台，在桥面下铺设14 cm厚的混凝土现浇层，上面铺是防水层，再加铺80 cm厚的细粒式沥青混凝土路面铺装层，在设计阶段进行了三维BIM模型构建。墩台基础图纸和BIM模型如图1所示。

图1 墩台基础图纸和BIM模型

2 桥梁项目设计阶段的BIM技术应用

（1）在设计阶段经过建模设置，突出模板、出施工图、施工模拟等阶段，进行了BIM模型的建立过程，在进行本项目桥梁设计阶段的建模过程中，一要考虑到按照钢筋级的永久结构模型，以及高精度的模型建筑要求。二是要考虑在模型中包含相邻旧桥模型和桥梁的前后公路段的连接进行设计模型的建立。因此，在参考了大量参数化桥梁结构、族库的相关模板和视图样板之后，根据测绘参数线路基础数据地质情况等，利用参数化的族库，建立了新旧桥梁的BIM模型，包含承台走道板标准量道路标识等，借助开放接口，桥梁梁下部结构的参数化钢筋配置模块，同时采用实体钢筋快速配置的方法，对每一种不同类型的桥墩生成了钢筋数量统计和钢筋图的生成[1]。新旧桥BIM模型如图2所示。

（2）BIM模型在设计上要应对突出检查，保证合理性。在建模过程中，发现图纸错误时，采用碰撞检查和工程量统计的方式进行了设计校核。正式施工前首先要勘察外材料清单，通过模板生成清单，并对比原始的二维设计图纸，对工程量统计中的相关数据进行冲突检查。在设计中协调成本，追加模式，使用AUTOdeskvit的工作集合链接管理进行问题检测以及模型的整合，降低了施工出错的可能性。在设置图模板时，创建二维施工图纸被替代为运用现阶段的BIM技术的三维BIM模型[2]，保证出图技术的关联性，及出图质量和准确性，提升BIM的应用价值，自动生成图纸。出图模板采用施工模拟4D技术，对整个工程施工过程进行模拟，生成三维建筑模型内涵施工全体规划，分析各个专业施工环节的合理性以及技术搭配的协调性，调整施工计划，对施工预算等信息进行掌控。

（3）由于桥梁的设计和施工是紧密相连的，大型构件的吊装需要在施工条件的设置上合理，按照施工方法的布局解决关键性问题。因此，考虑到施工的进度和质量的要求，在原有的旧桥和当地的施工条件下，采取了多种不同的施工方法，进行了模拟施工，最终确定的施工方法最为合理。例如，施工机械的组织通过BIAM模型直观地展现了在建造过程中紧邻新桥旁边的旧桥产生的影响，用于提前解决现场问题。

（4）在运维阶段开发BIM模型与后期桥梁运维阶段的数据监测，实现桥梁的安全数据监测和无线监测，发现监测数据出现异常的，在BIM三维模型中予以量显，或者采用短信发送的方式传送给负责人，保证BIM三维建模发挥全生命周期管理作用，体现有价值的尝试效果。

（5）进行设计阶段，应用价值体现上还利用BIM技术实现了可视化方案交流，通过可视化技术建模并且生成了相应的施工图纸，方便进行交底和施工模拟。通过施工四维将设计方案，将施工中可能遇到的问题以及施工方案的可行性进行了展示。例如本桥一个难点就是新旧桥之间协调关系的问题，通过施工模拟将这一关键难题予以展示，现场进行了BIM模型施工模拟的分析，最终根据新旧桥施工难点问题提出了优化方案。

（6）在成本控制上，通过BIM模型中提供的供料计算数据，展示了预算校核结果，直接生成的项目成本通过计算机演示的方式，将更多的施工成本实现预测，包括预制厂批量生产、现场中需要的构件数量，以及项目全生命周期管理中相应的核心核算数据。

3 结语

桥梁项目在设计阶段采用BIM技术的目标是质量的提升，为业主提供设计服务的同时，帮助施工人员尽快掌握工程项目的核心信息资源，为工程参与方提供高附加值的服务与咨询，使得工程潜在价值向设计阶段迁移。利用BIM技术在项目桥梁中进行设计和施工模拟，使得项目的研究具有通用性，确保提高三维模型的重复利用率，也可以在一系列族库的帮助下实现技术的应用性。