BIM在道路桥梁设计中的优化运用

郝嘉玮

（山西省城乡规划设计研究院工程设计中心 山西太原 030000）

0 引言

在新时期背景下，路桥设计的优化创新成为大势所趋，这将要求设计者坚持与时俱进的原则，树立先进的设计思想，对整体设计模式进行优化，灵活运用BIM技术为路桥设计提供充足的技术支持，延长路桥工程的使用寿命，使工程质量得到进一步提升。

1 基于BIM的桥梁设计流程

在CAD技术的基础上BIM技术诞生，作为多维模型集成技术，可对建筑工程进行数字化描述，构建信息化数字模型，在项目设计、施工与运营管理中得到广泛应用。在路桥工程设计阶段，将BIM技术应用其中可更加直观形象的了解现场地质情况，以免不良地质影响工程顺利开展，该技术可迅速获取地质特点并反馈给设计人员，设计师根据现场实际情况制定合理的设计方案，从而加快工程进度，提高工程设计与施工质量。

现阶段，BIM技术主要适用于路桥工程的设计阶段，从整体工程建设层面来看，该技术有助于设计团队的组成，在同一协作平台中进行信息交流与沟通，事先发现错误与漏洞，并及时采取措施解决。在BIM技术基础上，桥梁设计的主要流程为：第一步，改变桥梁设计的核心，由原本的二维图纸改为三维BIM模型，在项目正式开展之前，各参与方均可对设计工作提出意见或建议，将设计工作纳入到桥梁全生命周期中，有助于降低投资成本、控制风险；第二步，在工程正式设计之前，由设计团队建立BIM平台，将各项工作在上一阶段的基础上进行细化，确保信息完整与沟通顺畅；第三步，借助BIM平台，在相关软件的辅助支持下，充分发挥结构受力、工程统计、碰撞检查等功能，使设计流程得到进一步优化和完善[1]。

2 BIM技术在路桥设计中的应用方法

在路桥工程中，主桥钢箱梁的内部结构较为复杂，对工程整体质量具有决定作用，对设计方面也提出较高要求。对此，可将BIM技术应用其中，通过构建BIM模型，对横隔板与顶板进行三维处理，有助于设计团队中多成员、多系统之间的三维协同操作，以剖面图为参考检查钢箱板的细节，以免出现设计失误，促进设计质量与效率的提升。

2.1 模型构建

在BIM模型构建中，主要包含以下内容：首先，建立族库，采用公制结构柱族样板建立墩身，严格控制高度方向各项参数的联系，当族构件加载至项目文档后，墩身现实高度应处于参照标高范围内，高度参数应在标高最大值与最小值之间，并按照顺序排列锁定，在不同视图中进行修改；其次，当模型中构件族创建完毕后，利用族库在RevitStructure中创建结构项目文件，将创建好的族库载入项目文件中，对各个构件的位置进行调整，获得全桥信息化模型，将建造过程与结果在虚拟环境下提前展示出来，有利于减少日后真实结果造成的损失与遗憾。

2.2 导出二维图纸

在BIM技术的基础上，利用Autodesk Revit系统软件，可在构建三维模型之后，在平面、立面、剖面等多个方面自动生成二维图纸，并满足个性化的空间需求。与此同时，该技术的应用还可在较短时间内生成细致的构造图，并将各项内容在模型或图纸中的位置进行标记。

2.3 工程量统计

在BIM技术的应用可对路桥工程中的全部信息进行存储，使其汇集在模型数据库中，使工程量得到精准计算，与以往人工计算相比，可使计算工作量降低，还可避免人为失误造成的误差。除此之外，真实可靠的工程量数据可为设计提供更加有利的参考，准确的估算施工成本，制定成熟可行的施工方案[2]。

2.4 协同设计

通过BIM技术的应用，有助于协同设计的实现，该技术有助于设计者之间的沟通，减少设计工作中冲突与摩擦的产生，还可使项目全生命周期的质量与效率得以提升。此外，还可搭建Clound-BIM信息化平台，借助该平台实现多方的集中商讨与设计，利用BIM信息技术模式，有效规避重复建模情况发生，使设计效率与质量得到切实保障，真正实现简约高效的协同设计。在桥梁工程中，由于结构设计自身较为复杂，设计难度较大，更应在BIM技术的支持下进行协同设计，使设计工作更加规范合理。

3 路桥工程中BIM技术的优化运用

在明确认识BIM技术流程与应用方法的基础上，为了路桥设计的顺利开展，还应对整体设计模式进行优化。在设计工作中，应根据实际情况进行BIM技术分析，确保该项功能在数据支持、现场分析与科技研发中得到充分应用，为路桥设计提供有力支撑。

3.1 在数据支持中的应用

在路桥设计工作中，应按照实际设计需求，将BIM技术应用到数据支持之中，在整体数据基础上，提高路桥设计实效性。在具体应用过程中，首先要意识到路桥工程设计的潜在问题，如工程量变化较大等等。对此，可利用BIM技术对工程量数据进行统计和评估，将二维图纸转变为三维立体模型，使设计者能够清楚看到各个构件间的联系，提高设计合理性，利用虚拟仿真技术为工程设计提供数据支持，便于设计工作的开展，使工程整体设计效果得到显著提升。

3.2 在施工现场分析中的应用

在路桥工程设计阶段，将虚拟技术应用其中有助于设计优化，帮助设计人员更好的了解施工现场实际情况，包括地理条件、地质情况等等，并有针对性的进行现场分析，结合实际情况调整设计思路，增强设计可行性与合理性，使工程设计成本得到有效控制。将BIM技术应用到工程现场分析中，可及时发现现场施工存在的问题，有效降低返工和工程变更的概率，促进项目集约化管理的落实。对于出现工程变更的情况，可及时设计相应的方案，为工程设计的良好开展提供技术支持。在项目组织协调方面，设计者也可利用BIM技术了解更多信息，为路桥设计方面的物料运输、机械运送进行合理安排，通过统筹规划加快施工进度，降低施工风险，使项目设计质量得到极大增强[3]。

3.3 在路桥科技研发中的应用

在路桥工程设计中，BIM技术不但在设计阶段得以应用，在科研方面也具有重要作用，将该项技术应用到科技研发中，有助于研发工作健康高效开展。对此，在路桥三维建模、中心线、横断面与地形图设计等多个方面，均可引入BIM技术，实现对各个设计要点的优化，使整体设计质量再创新高。当前，BIM技术在路桥设计工程中得到广泛应用，根据工程案例可知，常规桥梁结构与其他建筑物相比更加复杂，对工程质量提出更高要求，BIM技术面临的挑战也随之增加。在实际应用中，还应做好设计人员的培训教育工作，为设计师提供科学专业的技术指导，使其具备高超的BIM技术应用能力，提高科研工作实效性。例如，BIM技术在地形图研发中应用，可为路桥工程的各项工作开展提供便利，获得良好的施工效果，同时还为设计工作的持续优化提供有力条件。

3.4 在其他方面的应用

BIM技术在路桥工程中的应用范围较广，除上述三者之外，还在以下环节中得到高效利用，具体如下：

（1）路桥结点板件关系检验。在实际施工中很可能在结点处出现板件交叉、造型复杂等情况，利用BIM技术便可清楚的看到桥梁内部构造，有效处理路桥碰撞问题，使此类难题得到妥善解决。

（2）获取场地与地层信息。在路桥设计优化中，BIM技术的应用可更加直观形象的获取某些地质构造与异常地质情况，设计者对整体场地信息有充分的把握，有助于设计出最佳布置效果，避免重复创建，使工作效率显著提升。

（3）钢箱梁板件关系检验。一般情况下，BIM技术的设计优化主要体现在构造复杂交错的主桥钢箱梁中，因为其对整体桥梁质量与安全具有直接影响，应充分利用该技术的作用与优势，检验横隔板、腹板与顶底板之间的关系，并发挥剖面图的辅助作用，对钢箱梁板件的细节进行检查，促进整体设计效果的提升，如图1所示[4]。

图1 主桥钢箱梁

4 结束语

综上所述，随着建筑行业的不断发展，BIM技术的地位不断提升，将其应用到路桥工程设计之中，有助于获取更多真实可靠的相关信息，为设计人员的方案制定提供有力的数据参考。通过构建BIM数字化平台，确保信息完整与沟通顺畅，使设计流程得到进一步优化，促进建筑行业的进一步发展。