BIM技术在桥梁工程设计中的应用研究

BIM技术在桥梁工程设计中的应用研究

曲柄宇

身份证号码：2301051991XXXX1313  黑龙江省哈尔滨市  150000

摘要：传统的桥梁工程设计通常会使用二维图纸，不但容易出现数据错误且缺乏立体图像，无法准确的把设计理念传达给相关团队，借助信息时代发展的东风，桥梁工程设计也不断在提高自主创新水平，使用BIM建模技术对桥梁工程进行设计研究，利用AutoCAD、Navisworks、Trimble Connect等软件对桥梁施工项目进行三维立体建模，使用可视化的方法解决以往平面图纸无法处理的技术难题，不但让项目筹备阶段变得更加高效简便，使整个桥梁工程在设计、施工以及竣工交付等各个阶段都可以有效落实资源统筹方案，合理管控项目投入成本，让桥梁的设计数据通过多维立体模型精准的展现出来，从而实现真正意义上的桥梁工程全生命周期管理。

关键词：BIM技术；桥梁工程设计；应用研究

BIM技术是一种建筑信息模型技术，它通常被用于工程设计、建造和管理中，是在计算机设备中使用三维图形等展现形式，主要表现建筑行业相关数据和内容的电脑辅助设计软件。这项技术最早是由美国的Autodest公司在2002年提出并实现，该技术被发明出来的主要目的是为了让建筑信息实现系统化的集成状态，使用该技术的设计方案、数据内容、立体建模等各项资料都会整合在一个以三维模式为表现形式的信息数据库中，相关工作人员在权限范围内可以随时查看。作为一个强大的桥梁工程基础数据处理平台，能够提高项目整体的精细化管理能力，实现桥梁设计的准确性、对应性以及可视性。

1.BIM技术在桥梁工程设计工作中重要意义

桥梁工程一般是交通运输项目的关键环节，需要对当地的地质地貌、水文特征进行全面勘察，并结合当地的生态环境、经济水平以及社会结构来考虑桥梁的设计方案，要综合如此多的参考因素进行桥梁设计工作，就必须要借助一个便捷高效且技术水平较为先进的辅助工具，BIM（Building Information Modeling）软件被开发出来后就有着传统桥梁设计技术无法比拟的巨大优势，主要有以下几点特征：（1）能够让桥梁设计的品质得到有效提升，通过使用BIM技术可以让桥梁工程项目在筹备阶段就能确定设计理念和设计思路，方便项目各团队进行设计方案的沟通探讨，便于对设计方案进行优化和调整[1]；（2）对桥梁设计方案的交底工作有极大帮助作用，在方案交底时可以通过三维建模图形向甲乙双方展现模拟施工的状态，将前期勘察数据集成在三维BIM模型中，让项目参与方可以直观的了解到桥梁设计中的疑难点，在施工前通过不断模拟作业解决设计方案中的困难，特别是可以利用4D模拟环节发现桥梁施工时可能出现的突发问题，进行针对性的优化，确保桥梁项目开工后可以顺利进行，减少施工异常情况，降低桥梁项目的施工成本；（3）可以助力于桥梁工程项目的全生命周期管理水平提升，利用BIM技术让桥梁工程的设计环节处于可控状态，让设计方案从单一的展现方式转化为全生命周期的三维立体模型，使BIM技术能够充分发挥自身价值，优化桥梁工程的设计方案、升级桥梁设计展现形式。

2. BIM技术在桥梁工程设计中的应用策略

2.1可行性研究阶段的应用

通过BIM模型提供的三维可视化立体效果，可以让甲乙双方很直观的了解到设计方案的可行性，让甲方和设计者之间能够针对方案的执行效果进行沟通和探讨，将不合理的设计细节进行科学的优化，最终敲定桥梁工程的设计方案，在可行性研究阶段会产生大量的设计初稿，设计团队需要投入巨大的人力成本反复打磨设计方案，借助BIM技术可以集成所有设计思路和桥梁工程前期勘探数据，生成BIM模型由系统自动筛选合适的设计初稿，并且使用模型的综合成本信息形成5D效果，对整个桥梁工程项目进行初步的成本估算和设计成本评估[2]。

2.2图纸设计阶段的应用

在该阶段设计团队要使用BIM技术对桥梁工程项目的能源消耗进行分析，寻求高性能的替代材料，在节约施工成本的同时保障桥梁品质，使用三维立体模型提前发现桥梁设计中存在的结构构件冲突或承重结构错误的方案，对其进行优化改进，确保桥梁工程设计的可靠性和准确性。在项目初期的方案设计环节，设计团队一定要注意不断优化方案，确保桥梁的设计符合甲方提出的要求，能够满足使用者的需求，方便后期进行桥梁施工和养护等相关工作， 同时通过4D模型仿真桥梁工程的施工顺序，通过虚拟操作对项目进度进行初步排程[3]。

2.3方案设计优化阶段的应用

桥梁工程施工过程中会涉及到多个不同的分项工程，比如墩台施工、支架现浇、悬臂施工、桩与管柱基础施工等，这些项目是由不同的专业工程师独立设计，不同的分包单位分别施工，因此如果设计方案在项目筹备阶段不进行全局优化，施工过程中就会发生碰撞现象，让设计单位和施工单位之间产生较大矛盾，这些问题会引发反复排查、工程变更、费用结算等一系列的重复事项，导致桥梁工程的工期延误，带来较大的经济损失，因此在进行桥梁施工方案的优化时，设计团队要利用BIM技术对所有设计环节的附属结构、局部结构等进行清晰标注，当桥梁构件与交安、机电等专业交叉时，设计团队一定要在三维立体模型上标注清楚交叉部位，基于BIM模型可以对桥梁工程的设计方案进行全面优化，有效的规划桥梁主体结构形式、管线排布功能等。

2.4施工方案优化阶段的应用

在桥梁工程设计阶段，要对后续的施工方案进行模拟演练，使用BIM模型规划出桥梁各环节设计方案的施工时间和进程，提前把模型中的各项数据和图纸提供给分包公司和监造公司进行使用，加入时间进程管控模块，可以在对施工方案进行优化时重点查看施工流程的管理和掌控情况[4]。利用BIM搭建的三维立体模型可以取代2D传统的施工图作业方式，全面展现桥梁所有的设计信息和勘探数据，让桥梁设计方案与施工方案能够合理的保持统一，确保桥梁结构与施工模式能够继续处于高度协同的状态，当桥梁施工方案出现错漏时，桥梁整体的施工进度和作业方式都会发生变化，所以在施工方案优化的环节，设计团队一定要学会利用BIM技术对桥梁工程的不同施工环节进行仿真操作，比如在桥梁工程施工时设计团队可以使用有限元模型，侧重分析桥梁结构的安全性和可靠性，通过系统自动验算的结果了解施工方式可能会存在的差异性和复杂性，为后续桥梁正式施工提供有力的数据支撑，因此合理使用BIM技术可以让桥梁工程的设计获得事半功倍的效果，也是当前主流的桥梁工程前期筹备工作之一，通过BIM技术能够搭建完善的桥梁全周期模型，供施工团队进行深入分析，借鉴设计方案上的数据进行全面的施工筹备工作，保障正式开工后的施工资源配置科学合理，有效避免设计阶段和施工阶段发生碰撞的情况，确保桥梁工程的交付品质。

结束语：

总而言之，使用BIM技术能够让桥梁工程设计阶段的所有工作变得简易高效，减少桥梁工程项目施工过程中的问题，通过三维模型可视化的功能让设计团队和施工团队实现无障碍沟通，让桥梁工程项目所有分散且独立的数据能够得到科学的整合管理，为后续施工环节提供极大便利。

参考文献：

[1]张轶群. BIM技术在桥梁工程设计中的应用[J]. 四川建材,2021,47(12):92-93.

[2]潘宇. BIM技术在桥梁设计阶段的应用探讨[J]. 中国设备工程,2021,(17):193-194.

[3]王璐玮,任姣. BIM技术在公路桥梁设计中的应用[J]. 黑龙江交通科技,2021,44(03):236-237.

[4]王建. BIM技术在公路桥梁设计中的应用[J]. 黑龙江交通科技,2021,44(01):246-247.