基于BIM平台的市政桥梁工程设计与应用

俞 琦

（苏交科集团股份有限公司，江苏南京 210019）

越来越多的新型技术随着科技的发展进步，在各领域都得到了快速推广和应用，BIM技术即建筑信息模型，近几年开始在建筑行业中得到应用。现阶段，BIM技术对于大多数建筑企业还比较陌生，应用范围也并不广泛。目前BIM技术在设计思路方面与传统的软件存在较大区别，且在国内没有得到大面积使用，国内高端BIM技术型人才也十分缺乏，多数设计师都需要从零开始学习BIM软件的相关应用。此外，BIM技术的入行门槛较高，造成选择参加BIM等级考试并获得证书的人员相对较少。需要加大对BIM技术的推广宣传，转变传统的设计理念，不断对桥梁工程设计进行优化，可以丰富市政桥梁建设的技术手段，提高整个桥梁设计行业的水平。市政桥梁区别于公路桥梁设计，最常见的就是具有人非系统和管综系统，BIM的应用能更好地解决各专业的交叉碰撞冲突问题。

1 BIM平台

1.1 BIM平台的应用现状

BIM平台帮助建筑行业在信息化的时代中拥有了变革的方向，在现阶段科技飞速发展的过程中帮助工程建筑行业实现了信息化和智慧化。此平台帮助工程建设行业更快捷实现数字化，是整个建筑行业信息化的基础。建筑行业采用BIM平台，使得桥梁设计从传统开会讨论的方式，转变成由经验数据制定决策的方式，粗放型管理被精细化管理取代，大幅度提高了桥梁设计的质量，缩短了设计用时。可以通过一个平台掌控多种信息，通过三维信息模型，实现了桥梁建设过程中各种设计的协调规划，可以追溯桥梁工程的各阶段信息。目前BIM平台应用的范围较小，但前景十分广阔。在未来建设各种桥梁尤其是大体量、大跨度需多专业协调的复杂市政桥梁时，应用BIM平台是必然[1]。

1.2 BIM平台的先进性

BIM平台可以构建三维的建筑模型，在传统的二维图纸基础上增加了时间维度，较传统的设计方式有更多优势。与目前通用的CAD设计相比，BIM平台在设计时增加了时间维度，一个桥梁工程的设计阶段、施工阶段、招商及运营管理都可以进行模拟。BIM构建的是三维建筑模型，原来的设计图纸需要设计人员自己想象立体结构，现阶段较多桥梁工程的结构十分复杂，无法仅凭想象就得出构造设计，非建筑专业的人员更难以完成。BIM平台设计过程具有可视化特点，针对设计思路、施工方法、运营管理等各方面问题的讨论，都可以在可视化的效果下进行。

过去的CAD设计是各部门独立进行工作，路线、桥梁、路基路面、管综等都有独立图纸，且设计师之间缺乏交流，经常出现阶段冲突的问题，造成损失和浪费。BIM设计平台具有较好的设计协调性，方便协同工作，便于及早发现设计中的矛盾之处，及早进行改正。BIM平台可以进行多方面模拟，模拟建筑在实际使用过程中遇到的各种情况，通过模拟可以清晰了解建筑投入使用后的各方面状况，方便及时发现问题并进行优化。

2 基于BIM平台的市政桥梁工程设计优势

基于BIM平台设计的市政桥梁工程，可以模拟实际现场环境，确保桥梁工程设计可以实现协同管理，如图1所示。

图1 设计验证及优化及施工方案模拟

通过搭建协同平台实现各专业三维BIM协同设计，以工程项目为单位，参加的各专业在平台的统一框架下，动态的、实时的整合设计成果，实现在线数字化复审工作，实现实时、跨平台、全流程协同设计解决方案，提升设计质量。可以通过场地分析提供可视化的模拟分析数据，对施工图进行审查时可以及时发现问题并对设计进行优化，便于设计及管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审。

2.1 建设场地的规划分析

建设市政桥梁工程时，场地的选择尤为重要，进行桥梁设计时做好场地规划非常重要，市政桥梁设计的质量是否合格与场地规划情况存在密切关系。过去场地规划设计主要依靠工作人员，通过实地勘探得到的数据结果进行规划分析，具体的规划设计数据都会存在差异，导致精确度下降，浪费人力和物力，工作效率较低。在市政桥梁设计中应用BIM平台，有效提高了场地规划分析的精确度，节省了人力，大幅度提高工作效率[2]。

2.2 实际情景模拟，提高工程质量

BIM平台的模拟功能可以通过导入工程项目所在地的气候信息和地质信息进行模拟，便于根据实际情况对设计进行修改。根据模拟功能对各种可以影响工程安全性能的因素进行动态演示，分析各种影响因素的参数设置，确保可以及时发现设计疏漏，采取有效措施对设计进行优化，提高工程项目的安全性，提高整体项目的质量水平。

2.3 利用BIM平台实现精确设计并分析方案可行性

BIM平台可以以设计师给出的设计参数为依据，通过分析建立桥梁工程的3D模型。利用BIM平台的模拟功能，可以将设计方案中的优势、弊端充分显示出来，便于从各个方面对设计方案的可行性进行分析，对不足进行优化。对桥梁工程进行设计时，数据的精确性会对工程的质量效果产生极大影响。数据的精确度对于工程质量具有重要意义，是保障工程质量的关键，利用BIM平台对桥梁工程结构中各个组成部分的结构配件进行分析，主要分析构件的各种尺寸是否合适以及各项力学性能是否能够支撑桥梁建设，根据分析的结果，设计者可以在行业规范允许范围内对桥梁结构进行适当调整，选择更便宜的材料，加强对建筑成本的控制[3]。

3 BIM技术在市政桥梁工程设计中的应用

3.1 初步设计阶段

根据桥梁工程总体设计方案图借助BIM平台，完成对桥梁工程的主体结构及配套设施的建模，这些配套设施应保证与整体建筑工程协调。利用BIM平台完成建模后，如果没有发现明显错误，平台生成相应的BIM模型文件等相关内容。设计师需要根据更详细的信息协调设计之间的冲突，并提前预测建设过程中出现的问题，提前做好解决方案，尽量减少施工过程中由于设计变更导致的工程延期。

3.2 建造模型阶段

主要对现有的图纸资料进行统一整理，并汇总成一套完整的图纸信息，这些数据信息就是构建模型的基础依据。初步模型构建完成后，可以利用BIM平台的相关软件，形成碰撞报告，汇总可能出现的各种设计类问题。需要对初步构建的模型进行整体漫游，利用BIM平台预览平面设计图在三维实体阶段的效果，并对设计信息进行整合，借助BIM模型使各设计部门实现信息共享[4]。

3.3 整体优化阶段

根据建模阶段构建的模型以及发现的问题，汇总获得的所有专业问题报告的结果，提出相应的解决措施，对设计方案中得分较低的选项进行优化，并依照优化后的设计对模型进行再次调整。以模型的整体结构为依据，在设计方案中添加排水、路灯等附属设施。针对各种数据信息及时做好设计文档集成与归档工作，关联与工程相关的图档以及施工模拟视频等和模型，方便日后可以直接在模型处打开相关文档进行查询。

3.4 地下管线设计

在市政桥梁设计中，桥梁的管线在不同专业工程平面位置和竖向高程间需要进行综合设计。桥梁工程施工前，需要对管线的具体走向、种类和管径参数做好规划，对各项参数内容做好核查优化工作，借助BIM平台建立包含桥梁管线分布的静态模型。建好模型后需要进行碰撞检测分析，根据碰撞检测结果整理报告内容，判断是否需要调整。根据BIM平台的综合调控，确定管道的具体尺寸、管径以及走向，为日后的施工提供参考[5]。

4 市政桥梁工程设计中应用BIM平台的价值

在信息化的时代，需要通过设备更快收集需要的信息。BIM平台可以迅速对各种信息进行分析，构建三维化模型，通过可视化的模型以及得出的各种参数，减轻工作人员的任务量，精简设计步骤，提高工作效率，使设计团队意见达到统一，减少传统方式中各设计部分的意见不统一现象，避免了人力、物力的浪费，节省设计时间。目前BIM平台是一个辅助工具，其应用围绕工程设施的设计、施工、运维等过程展开，是实现建筑行业数字化与信息化的重要载体。通过广泛应用BIM平台，不仅帮助设计桥梁设计师提升了效率，完整保存桥梁整体数据，促进桥梁设计行业整体发展[6]。

5 结语

综上所述，我国目前的桥梁建筑行业对BIM技术的使用还不成熟，随着社会的发展和科技水平的进步，信息化技术在各行各业的应用不断加强，未来桥梁工程设计尤其在市政桥梁设计方面，会逐渐加强信息化技术的应用。当前市政桥梁建设是一座城市对外的窗口，是地标性建筑，反映了一座城市的发展水平。BIM平台在一定程度上打破了传统模式中的弊端，使得市政桥梁规划设计真正实现一体化管理，在加强桥梁设计水平时，更利于提高市政桥梁设计的质量，促进城市化发展。