桥梁BIM设计建模应用探究

桥梁BIM设计建模应用探究

张鹏1 ,张晨2

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西 西安 710065

摘要：随着“十四五”远景规划及“双碳”政策的颁布，桥梁设计行业也迎来了巨大的变革，同时新型的设计方案不断涌现，在一定程度上增加了桥梁设计的技术性难度，这就凸显了BIM技术在桥梁设计应用中的重要性。区别于传统的设计，充分地应用BIM技术，可有效提升桥梁设计效率，通过模块化的组合、精准的荷载计算、完善的后台数据统计、可视化的碰撞检查等优势，高效快捷的为业主呈现完美的设计成果。

关键词：桥梁；BIM设计；建模

引言

城市间的政治、经济、文化往来发展越来越密切，而桥梁作为连接城市间的主要枢纽，其施工质量直接影响出行人的人身安全，同时影响社会经济的稳定发展。在桥梁施工中，我国政府不断引入先进的施工技术和管理技术为其整个施工质量提供技术保障，其中BIM技术的应用，一定程度上提高了桥梁施工管理的水平，推动了该项目施工的稳定开展，同时对整个行业的可持续发展带来了积极影响。

1、BIM技术基本理论

BIM技术是以3D建模技术为核心，以可视化的形式对工程项目进行模拟建设。BIM技术实质上是创建工程项目三维模型并将各类参数信息进行汇总，是一种利用模型信息对工程项目进行设计与管理的方式。BIM技术的应用涉及项目建设的全寿命周期，尤其是在设计阶段与施工阶段借助搭建BIM模型平台可进行各项数据信息的交流共享，使建设过程具有可视化、防错性以及可预测性等方面的特征，保证工程项目进展顺利，提高施工管理水平。

2桥梁BIM设计建模应用

2.1基于BIM技术的桥梁建模

（1）在新建项目中，创建各标段不同标高的平面轴网，在平面轴网中进行结构族的创建，用以载入新建的项目,依次以承台、桩基础、桥墩﹑墩帽、支座的理论顺序进行创建设计，其次参照设计图纸，取一个原始点，以该原始点为起点向外辐射，依次填充下弦杆、腹杆、上弦杆、桥面板﹑横梁等构件，最后，将桥面的工序绘制完成。将上述所有元素进行组合设计，在软件中形成可视化的项目，完成桥梁整体模型的设计。基于BIM技术，该模型可以展示合理的施工进度与流程以及各工种之间的衔接合作，透明的可视化效果，完全方便于设计人员同施工人员的技术交底。

（2）采集场地和建筑条件道路几何图形和拓扑，赋予桥梁数字化“外衣”：对于连续性的承台等结构，采用模块化参数进行设计，提升建模设计效率；对于复杂异形构件，在设计软件中用数字进行边界的衍生；对于相同类型的不同项目，直接进行数字替换，快速生成新的模型，避免重复化设计，还可利用数据的双向操作性确定设计的桥梁是否影响现有和设计项目中的元素。数字化信息技术的应用，使得建模可以实现精确﹑快速、可调和多次使用。利用桥梁建模的参数信息，还可以协调业主方与施工方，将大量的设计信息以参数的形式交付查看，譬如桥梁的材料、载荷、预应力钢绞线模式等，从而加强决策。

（3）录入设计要素，生成桥梁设计的详细报表，结合立体模型，生成现场施工所需的剖面图、立面图、三维施工图。生成图纸以后，串接桥梁分析软件，对其规范设计要求进行充分地验证，确保该次桥梁设计满足国家现行标准。其次，依托于结构的稳定性，进行钢筋的验算设计，并生成钢筋需求计划与量单，再通过桥梁各部位、各构件之间的参数契合关系，对桥梁的结构性进行优化，以立体漫游的方式，对结构内嵌管线及钢筋进行碰撞检查，消除施工安全隐患，提高安装效率，还可增大或缩减结构与管线间的最优间距，自动改变修改部位的材料用量，降低项目成本。最后，结合桥梁各标段的分布状况，自动组装生成所设计的桥梁模型。

2.2碰撞检测

应用BIM技术进行碰撞检测工作优势是非常明显的。BIM模型最早是在工民建领域开展碰撞检测工作的，主要用于检测结构、设备等专业的碰撞冲突问题。运用BIM技术进行碰撞检测的优势是可在正式施工前发现不同专业因碰撞产生的问题，减少因设计而出现的返工现象，推动施工顺利开展。桥梁工程中应用碰撞检测时主要是为解决各种类型钢筋的碰撞问题，梁桥内钢筋种类主要包括：预应力钢筋、纵向主筋、架立钢筋、箍筋等，现代预应力梁桥中预应力钢筋承受大部分荷载，因此其对桥梁的刚度与耐久性极为重要。预应力梁桥的钢筋碰撞问题主要包括：纵、横向预应力钢筋的碰撞问题以及纵向预应力钢筋与普通钢筋的碰撞问题等。应用BIM技术开展碰撞检测工作主要是将模型导入至Navisworks软件后利用clashdetective碰撞检测命令对桥梁内部的各种类型钢筋进行检测。施工人员可对碰撞检测报告中显示的碰撞点按照一定的碰撞规则进行判断，对出现碰撞点的位置首先校对图纸或BIM模型是否出错，若确认无误，则应推断为设计失误，并对该碰撞点进行合理优化。

2.3场地布设活动中的应用

在工程建设中，场地布设施工也经常会出现不同程度的问题，而之所以会出现这样的情况，很大程度上都和相关工作人员对施工现场以及工程实际不了解有关。如果在该工作环节中应用BIM技术，其本身的可视化、立体性特征就可以让设计人员更加全面了解施工实际情况，从而对现场形成更加清晰的认知，实现施工场地合理布设，同时使整个施工工艺得以优化。在桥梁工程施工管理中应用BIM技术，可以实现对整个工程施工计划的模拟，整个模拟过程既不影响正常交通运行，也不影响实际施工的需求，同时实现了资源的合理配置，对提高施工管理效果具有积极作用。此外，管理人员在对交通疏导方案进行改革优化时，可利用BIM技术的优势对优化后的方案进行模拟，对工程建设中涉及的各种标牌和临时设施等进行标准化模拟实验，推动工程施工场地布设工作的有序展开，提高整个工程建设的科学性和合理性。

2.4智能钢筋加工管理系统的应用

工程项目在信息化施工和信息化管理方面突出的应用技术是和迈思科技共同研究开发了智能钢筋加工管理系统，并全面投入施工生产线，为同类型交通工程建设钢筋加工生产提供了重要的实践经验和技术支撑。系统针对目前技术工人紧缺的现象，通过电脑自动下料、切料，实现数控钢筋加工生产线，提高钢筋下料工作效率，减少人工误差，达到降低钢筋损耗的目的。一方面解决了技术工人紧缺的问题，另一方面，避免了人工下料、切料易发的钢筋损耗大和操作失误等问题。

系统的技术创新点在于通过数控钢筋生产线加工钢筋，电脑智能给出下料、切料方案。通过设定限制条件，添加下料切料算法，限定符合规范要求的钢筋接头率、钢筋翻样搭配下料、切料，下发任务单，电脑智能系统获得精准下料。

结语

桥梁设计做为桥梁建设的领头羊、排头兵，应加强BIM技术在桥梁设计领域的深化应用，突破传统设计已发现但迟迟未得到解决的诸多桎梏，全方位提升桥梁设计行业整体的软硬实力。通过传统的桥梁基础理论，辅以信息化和数字化手段，规避传统设计信息不统一的现状，灵活应用碰撞检查、施工过程模拟等功能，消除设计错误并降低项目成本，真正使得桥梁设计实现集成化的管理，全面促进行业的发展。

参考文献

[1]张嘉琦.BIM技术在高速公路桥梁施工安全管理中的应用[J].中国高新科技，2021（5）：102-103.

[2]王贵忠.BIM技术在道路桥梁施工管理中的应用研究[J].黑龙江交通科技，2020，43（7）：205-206.

[3]周浩文，何永鑫，李吉.BIM技术在高速公路互通式立交施工中的应用[J].价值工程，2019，38（17）：274-276.