BIM技术条件下的市政道路桥梁设计研究

黄彦章

摘 要：中国国家铁路集团有限公司在2013年成立了“中国铁路BIM联盟”，加快了铁路建设工程信息化工作的推进步骤，明确了以BIM技术为核心，建立统一开放的工程信息化平台，分节段拓展引用内容，实现对工程项目全生命周期管理，随后确定了17个铁路BIM试点项目。沪通长江大桥项目作为试点项目之一，从2014年开始BIM技术应用，贯穿项目建设全过程，在工程质量控制、进度管控、管理优化等方面均取得了较好的效果。

关键词：BIM技术;市政道路桥梁;设计要点

引言

传统道路工程设计依赖CAD、Card1等软件的工程二维建模设计，但道路工程涉及路面、路基、桥梁、隧道、立交等工程，各专业知识较差，二维图纸设计的成果存在一定不足，可能影响项目成本及投资[1]。道路工程设计应在满足安全性的基础上，将建设信息全面反馈给交通运输部门，将设计意图传递给施工方。通过BIM技术进行道路工程设计，可提高设计意图表达的准确性，弥补传统二维图纸的不便，为决策、设计人员提供更优的设计手段，也为推动道路信息化设计奠定基础。

1BIM技术基本概述

BIM技术即建筑信息化模型技术，主要是采用三位数字建模技术，对建筑物体构建可视化3D数字模型，然后围绕建筑主体结构及道路桥梁主要节点进行三维动态设计及仿真模拟，进而使工程及建筑桥梁等能够在可视化、系统化及模块化下实现预期设计目标。在国家倡导建造智慧型城市的背景之下，道路桥梁设计及施工需要在理念上有所革新，赋予道路桥梁设计信息化特征，而BIM技术则有效满足了这一需求[1]。在具体应用上，BIM技术在三维模型中将主项及分项工程的设计周期、进度安排、技术参数等信息融入其中，针对道路桥梁项目，在模型构建前的绘图环节，结合CAD软件的使用，使道路桥梁设计细节更加精细。在BIM技术应用到道路桥梁设计中时，首先要明确道路桥梁BIM三维模型各构成要素，主要要素如下：桥梁、道路、路桥附属物、地面模型、隧道、地形地貌、房屋建筑等。这些要素先通过实体测绘，然后将要素导入到系统中，使用分割法及归并法进行要素的单独建模，最后整合拼接成为完整模型系统。

2BIM技术在市政道路桥梁设计中的技术优势

2.1前期规划阶段

（1）GIS+BIM模式。如今，GIS+BIM模式是道路工程的设计规划阶段的一个重要方向。GIS主要用于空间地理信息分析，而BIM主要用于建模，两相的结合将环境与项目紧密联系，使设计阶段可以根据实际情况进行正确合理的设计。例如，重庆港城工业园区B区路网工程运用了GIS+BIM模式，使路网与周边环境完美融合，不仅提升了工程的科学性和合理性，而且降低了成本[3]。但是，目前GIS+BIM模式仍然处于初期阶段，GIS和BIM还不能实现实时信息共享，一般先在BIM中建模再到GIS中查看，或者先由GIS采集信息再导入BIM软件中进行设计建模。无论是哪一种方式，其信息的传输效率都不高，还可能会出现信息缺失或软件不兼容等情况。

2.2算量精确，优化市政道路桥梁工程整体成本

在BIM技术条件下，市政道路桥梁的工程数据信息可以被获取并在模型中体现，如此就为道路桥梁的工程量计算提供了技术支撑，在路桥设计预算、施工预算及后续管理维保环节可以通过数据参数的类比及调用，提高预算编制的精度，加快施工管理速率，从而优化工程项目的成本支出。具体而言，在BIM技术下，道路桥梁设计的模式、投资成本、进度等基本信息可以随时从系统模型中获取，通过对这些信息的掌握，道路桥梁工程设计人员可以根据数据参数来对设计理念及施工管理方案加以调整，確保项目在满足设计质量标准的同时，提高项目经济效益产出。

2.3道路工程的多专业设计校核

道路工程设计包含桥梁、涵洞、隧道等多方面设计，一些特殊的道路工程其涵盖设计专业也并不相同。传统设计工作在设计阶段结束后，仍然存在大量的设计改动及变更，流程较为复杂，影响最终设计对施工的指导效果。一些设计中的专业内容，如桥梁构件埋深、涵洞标高、道路高程等，无法精确定位，现场施工中还存在诸多不确定因素。故在设计当中应落实可靠的设计校核，提前发现潜在问题，规避设计失误，确保设计为施工提供的全方面指导。以a城市某段高速道路合纵段设计为例，其全线三维设计按照标段划分，选择Bentley平台结合2007版CAD三维平台建模，为简化建模过程，基于Revit平台工具再次开发，最后以项目集成平台，对各项BIM数据融合，提高模型功能性。

3BIM条件下市政道路桥梁设计要点

3.1 设计阶段

（1）信息化模型。在设计阶段不仅要完成桥梁的方案设计，还要使用一些建模软件对桥梁的各种参数进行编辑生成三维模型。设计过程结合GIS数据与BIM模型，对周围环境或地形要素进行相关性分析，提高模型信息的完备性[13]，可以更直观地了解桥梁，获得其在二维、三维空间下的外形、尺寸等信息以及桥梁不同结构构件的属性。在BIM模型中对某个对象进行更改，其他与之有关的对象也会随之改变，这是模型的关联性。（2）工程量计算。以前桥梁工程的工程量计算一般是通过二维图纸加上造价软件对工程量进行计算，这样的方式与实际会产生较大误差。BIM软件能充分了解工程中建筑模型各个部分不同构件的参数信息，对不同部分进行特定分析得到最终的工程量和工程造价。通过使用BIM软件对工程进行计算，将定额和材料的实际统计数量相结合，然后以定额为基础进行材料数量的调整，从而提高工程量成本控制的水平。

3.2BIM+GIS

道路工程的设计主要依赖施工区域的原始地形、地貌数据，而传统CAD二维图纸设计中，针对部分长线条带宽道路，往往需要测绘支持，开展实地测绘，费时费力，测试完成后还需要以大量测绘点支持，制作地形图，设计完成需要对应设计人员有较强的空间想象力和理解能力，稍有差池，设计效果就不理想。此外，道路工程设计若遭遇大规模拆迁征地，将会出现大量不可控因素。有时设计实地环境复杂，需设计人员长时间开展野外勘察，针对项目建设需求，需出勘多次，极大地限制了设计效率的提高。

3.3工单管理

单管理包括日常清洁、养护以及故障维修工单，可在平台中制定日常养护计划，定期发送提醒。维修工单的发起源一般可以关联到巡检发现的病害问题，根据所关联的BIM资产构件，管理人员可以查看到该部位的养护报告、维保情况和病害详情，辅助其更有针对性的执行维修处理。平台端自动形成工单台账，按病害、时间、构件等进行统计。除了病害和处置记录外，要求相关人员上报道路养护费用投入，分析人工费用、维修物资耗费已经各类维修保养费用的支出比例，为运维单位的人员物资配置和成本管理提供参考依据，保证各项资源得到充分有效利用。

结束语

市政道路桥梁工程作为城市基础设施建设的重要内容，对城市外在形象有直接宣导作用。随着BIM技术的成熟，传统市政道路桥梁设计弊端及问题得到得以弥补，为智慧型城市的构建提供了新的技术支撑。在具体应用BIM技术时，应对市政道路桥梁设计的各个环节加以综合分析，在主体构造、设备装置、管线布局等主要方面通过数字化可视化模型加以预判，提高路桥设计质量深度。

参考文献

[1]王宝奎，张巍.市政道路桥梁工程监理质量控制要点探究[J].住宅与房地产，2019（30）：130.

[2]刘静.市政道路桥梁设计中的安全性与耐久性设计[J].绿色环保建材，2019（10）：109-110.

[3]胡成建，胡奇鉴.市政道路桥梁工程施工管理中的问题与优化对策[J].中国设备工程，2019（20）：180-182.

[4]陈迪，冯强.市政道路桥梁工程施工质量管理要点探析[J].建材与装饰，2019（29）：242-243.

[5]陈茹.市政道路桥梁施工质量通病的预防及处理措施[J].地产，2019（19）：154.

[6]曹金金.市政道路桥梁施工的质量控制和管理措施分析[J].门窗，2019（18）：87.