BIM正向设计在桥梁工程全生命周期中的意义

BIM正向设计在桥梁工程全生命周期中的意义

程经纬

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司广州分公司广东省广州市510005

摘要：BIM技术自从出现在桥梁工程项目中之后，就一直受到各参与方的高度重视，而正向设计是桥梁BIM的理想实现方式。正向设计要求直接在三维环境下进行方案优化、自动出图、图纸与模型相互关联，甚至可以与计算模型结合，同步优化。本文阐述了BIM正向设计在桥梁工程全生命周期中的应用

关键词：桥梁工程，BIM，正向设计，全生命周期

当今BIM是中国建设工程领域最热门的话题之一，随着社会发展，人们对基建项目的要求越来越高，工程项目的复杂程度也越来越大，二维CAD图纸的展现力较差，在复杂项目中的弊端尤其明显，BIM技术以其独特的优势正在逐步应用在越来越多的项目中[1]。但由于目前BIM技术的发展程度还做不到完整的正向设计，更多的还停留在翻模的程度。本文则从方案策划阶段、施工图设计、工程施工和后期养护管理四个阶段，介绍桥梁BIM正向设计的应用。

一、方案策划阶段

方案策划阶段是很容易被忽略的阶段，但是方案策划阶段对整个建筑工程项目的影响很大。在方案阶段能够做出合理的策划，能够减少工程难度、实现建设目标和节约成本投入。

BIM正向设计在项目前期的工作有很多可是利用的地方，包括现状建模、场地分析、成本估算、整体规划等。如图1所示，结合现在日益成熟的三维技术，可以明确工程项目的边界条件，更加有利于决策者选择最佳的项目方案。借助于目前日益成熟的三维建模技术，通过河流、道路和周边地势的三维模型，更直观的确定桥梁方案的适用性和景观性。

图1方案阶段三维模型图

二、设计阶段

三维模型的建立是使BIM技术与桥梁设计有效结合的前提，由于目前BIM技术在桥梁工程正向设计中的应用经验较少，目前各大设计院都在尝试将BIM技术应用在设计和出图过程中，但是还很难做到完全意义上的BIM正向设计。现阶段往往存在两个方面的问题：首先是很多情况都是将三维模型作为附属成果，在完成图纸绘制之后进行翻模，但其核心还是CAD二维图纸，这反而成为设计人员的负担[2]。另外目前也有一些简单的出图软件，但是应用性较差，功能简单，输入信息单一，难以支撑整个BIM设计管理的各个环节。

想要使BIM技术真正的有利于设计工作的优化，还是要充分利用正向设计的工作模式，让设计思想直接通过三维模型得以实现。三维设计模式更接近于设计的本质，如图所示在真实的三维空间中表达设计，去推敲设计，去协同工作，并通过碰撞检查、施工模拟等功能，及时发现设计问题，确保图纸的可实施性，从而减少后期变更，节省工程投资[3]。

图2设计阶段三维模型图

理想的BIM正向设计，应该实现以完整的三维模型去交付设计成果的目的，同时三维模型能够自动出图，并且其一次出图的效率不低于CAD，二次修改的效率远远高于CAD。另外工程量统计同样是BIM正向设计的重要应用，由于模型本身是实际工程的三维实体，可以快速准确地从模型提取工程量，尤其在计算不规则形体的工程量时更能体现效率。

目前之所以BIM正向设计没有实现普遍化，除了固有设计模式的影响，现在建模软件功能的完整性还需要进一步提高，这需要全行业的共同努力。

三、施工和管理阶段

良好设计需要良好的施工得以实现，通过二维图纸进行设计交底难免存在表述不清之处，增加沟通成本。通过信息更加完整的BIM模型进行可视化交底可以完整的传达设计意图，现在施工阶段的BIM管理也正在日益完善[4]。按照三维模型指导施工，同时通过日益完善的物联网技术采集和记录施工数据，然后再和模型进行比照，这样既可以保障施工质量，也可以做好信息管理。

当桥梁工程投入使用，BIM模型可以作为日常管理和健康监测的基础。桥梁的稳固直接影响到公共安全，所以桥梁的健康监测日益受到关注。健康监测采集桥梁关键位置的变形和受力数据，可以直接在三维模型上进行展示，方便管理单位准确把握桥梁在使用过程中的健康状态[5]。

BIM应用在施工和管理中确实可以达到好的效果，但其基本提前是模型的可靠性。这需要正向设计的支持，但是目前往往只是在传统设计完成之后，通过BIM咨询单位，进行设翻模，并且翻模质量参差不齐，就很难保证模型的准确性。所以还是需要正向设计提供信息完整的BIM模型作为施工和管理的基础。

四、结语

总而言之，BIM正向设计将是设计形式的一次大的变革。就像计算机绘图工具逐步取代纸质上的尺规作图，三维设计也必将取代二维设计。随着工程项目对BIM的需求日益强烈，同时三维软件的日益成熟，正向设计真正贯彻桥梁工程的全生命周期中后，BIM将会在桥梁方案决策阶段、设计阶段、施工和使用阶段发挥更大的作用。

参考文献：

[1]何关培.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[2]吴文勇,焦柯,童慧波,等.基于Revit的建筑结构BIM正向设计方法及软件实现[J].土木建筑工程信息技术,2018,v.10；No.47(03):43-49.

[3]傅萌萌,曾敏,黄卫,等.深茂铁路潭江特大桥BIM设计研究[J].铁路技术创新,2016(3):58-61.

[4]潘永杰,赵欣欣.铁路桥梁BIM技术应用[J].铁道知识,2015(1):54-59.

[5]耿方方,尹方舟,丁幼亮,等.基于BIM的桥梁健康监测系统研究[J].现代交通技术,2018(1):35-38.