基于BIM应用的桥梁设计实践探究

何晓萍 (华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210000)

1 BIM技术的内涵与特点

随着经济的发展和社会的进步，我国信息化建筑逐渐兴起，信息化建筑模式在规划设计上不断创新，各个阶段均实现了自动化。其设计形式逐渐趋于完整，在设计过程中还促进了数据共享，使建筑成本管理更加合理。换个角度，BIM技术也是一种依托于建设设计对象的CAD 技术，能够利用数字对建筑信息描述，并且将所有的建筑信息集中在一个虚拟模型内，也是国内建筑行业的伟大变革。在设计过程中，结合BIM 技术将工程内所有的建筑信息集合在虚拟模型内，比如物理特征、材料性质等。除了应用于建设设计，BIM技术还可以应用在结构设计、设备管理以及成本分析等方面。BIM是以三维建筑数字信息技术为主要技术理论基础，综合我国建筑工程设计项目各种类型的建筑工程相关技术信息的建筑工程数据模型，BIM 技术具有三种技术特点。其一，信息一致性。在建筑工程实际设计过程中，各主体之间应达成良好的关系，并互相配合。BIM 技术的应用可以为相关主体互相配合提供帮助。实现BIM 技术的应用，需要以虚拟平台作为设计基础，构建三维立体建筑模型，并且强化个项目之间的联系互通，保障各类信息得以正常传输，实现信息共享的目的。其二，信息集成性。BIM技术具备画图的功能，可以对点线面分别操作，如果涉及建筑修改，只需调整结构即可，而且所有相关数据均在一个数据库内，不会受到其他因素干扰，具有较高的集成性。其三，参数化设计，简单来说就是模型和各图元之间的联系，利用系统自行构建，或者结合实际情况人工构建。应用BIM 技术对参数的修改比较便捷，可将参数信息以之间反映到数据库。

2 BIM技术的重要性

BIM技术就是利用3D建模技术构建建筑物实体仿真模型，且将各种相关信息包含在此模型中。随着计算机行业的迅速发展，可用于建筑设计的相关软件更加多元化。借助BIM 信息技术的帮助和支持，能有效地对桥梁工程项目的设计模式、进度与费用、成本等各个环节进行数据分析与控制，从而充分掌握项目的具体情况，使设计者能根据实际情况对项目进行调整，提高方案设计的科学性和合理性。不仅如此，公路桥梁设计在BIM 信息技术的帮助和支持下，不仅彻底改变了我国传统的工程设计模式和技术手段，而且很好地做到了各种业务、流程的创新和发展，实现了整个工程建设项目全过程精细、相互协调的信息化管理，有效地提高了工程建设质量。除此之外，BIM还能够根据相关数据资料将数据实体化呈现在人们面前，并且在建筑模型中还包含着建筑工程施工中实时的真实数据变动情况，具有可视化、优化性可出图形等八大特点。施工单位以此为基础进行施工建筑的结构设计，从而提高整体设计水平、降低了工程预期投资，并加强整个工程成果质量。

3 BIM技术条件下的道路桥梁设计要点

基于BIM 技术的城市公共道路和桥梁建筑工程设计，可以直接实现协同管理，模拟现场环境，落实一体化的管理和精准化的设计。

3.1 构建BIM云平台强化专业协助管理

在我国道路桥梁工程的设计中，涉及诸多资料和信息的内容，对其数据进行分析和整理的难度很高，协同设计也比较困难。而通过BIM 数字化技术来搭建一个项目的协同管理平台，可以让用户实现云数字化平台中所有用户的信息资料进行统一汇总与整理分析，通过云数字化计算的功能，可以极大地提升了信息管理的安全性与管理的高效性，并且可以使得信息的获取也变得更简单便捷。在整体设计的过程中，通过BIM平台，各个专业的设计师们都可以随时地查看到其他专业的设计方案，使各个专业之间的相互衔接比较合理，还让我们可以根据自己的需要通过BIM平台对整体设计方案中存在的一些问题进行了分析、讨论和深入的研究，根据我们的修改意见及时地更新资料，进而大幅提升了设计的效率和服务质量。

3.2 模拟场景，提升设计质量

在我国桥梁建筑工程的设计过程中，为了确保整个桥梁工程项目的施工安全性得到有效提升，施工人员在进行设计时可以考虑到BIM 技术的仿真和模拟作业功能，在设计软件阶段通过导入建筑物所在地区的气候以及当时的地质资源、水文地质等信息参数，通过相关系统软件来对各种影响建筑物和工程项目的因素进行了动态的演示，并综合分析影响因素的建筑物参数和设置，采取具有针对性的措施，进行建筑物的设计和管理，从而大大提升了方案设计，确保建筑工程项目总体安全。此外，设计人员运用BIM等技术对各种解决此类问题的技术实施方案的实际可行性做出分析，在这一过程中，通过BIM 技术，可以根据设计的参数来构造出一个基于道路桥梁项目的3D模型，利用BIM技术的可视化和模拟特点，使得方案设计中的优势、弊端和可优化的地方更加明显，便于从各种方面入手对该项目的实施进行有效性和可行力的分析。

4 基于BIM应用的桥梁设计实践

4.1 项目概况

本文以一大型国际机场快线南延段改建工程的区域设计标准为国际范例，对南至k10+245～k15+087 的重点区域进行了设计。整体布局∶本次高速铁路建设采用了"主线高架+地面辅道"的铁路建设总体方案，与上海宁奉城际高速铁路自动轨道交通线共同共建，沿线设计预留自动轨道互通立交1 对、新建3 对双向平行互通立交匝道和2个自动轨道互通立交车站。道路施工规模∶我国高架公路标准段双向6车道，考虑到目前受高架交汇处交通的影响，已在部分高架路段增设了地下辅助自动车道，地面辅助辅助自动车道改为标准段双向6车道。

4.2 初步设计阶段

利用工业BIM 工程技术软件，根据本专业课程的总体方案设计及示意图，自动完成本专业课程中所有道路、高架及桥梁的工程主体框架结构和辅助基础设施、管道及隧道路灯等的设计建模，并自动程序生成BIM技术模型相应的建模文档、工程量成本统计、工程成本估算等报表，绘制模型文档之后，绘制图片和工程模拟图，并绘制高速漫游的工程视频，从而使各专业的工程设计人员能够协调好各专业的设计工作，提前对各专业在进行工程设计时可能遇到的各种问题进行准确的分析和预测，从而减少了设计者的时间。持续期预算对整体设计稍做修改。

4.3 建模阶段

将企业内部现有的建筑工程图纸材料等资源进行了统一的汇总和整理，并汇集形成一套完整且最新的建筑工程图纸资源信息，作为施工建模的重要基础和依据。初步的模型构建工作已经完成后，BIM 相关的软件能够向大家提供与汽车相关的碰撞报告和各个专业人员设计的疑难点汇总。对初步的模型做了一个整体性的漫游，预览了平面设计视图在三维实体环境中的预测效果。

4.4 深化阶段

根据本次建模过程中各个阶段的设计模型及所要提出的相关设计问题，汇总了各个相关专业的问题分析报告，针对这些问题制定了解决的措施，对相关的设计方案和技术进行了优化，并且及时更新了模型。基于总体结构的模型，增设了排水、道路灯、围栏等其他附属装置。对已经搭建的模型要求进行项目工程量统计、设计文件的集成和归档。将与本次工程相关的图片文件、施工仿真模拟视频都关联到了模型中，可以通过直接打开该文件来对其进行检索和查询。

4.5 地下管线的综合规划设计

管线综合设计是指在道路和桥梁地带区域不同的专业工程平面位置和横竖向高度之间相互协调的一个工作内容。在我国道路和桥梁的设计阶段，要通过综合地分析各种相关信息数据资料，规划各条管线的具体走向、品种以及其管径等参数，优化各个参数的内容，然后用BIM 技术来构造一个管线的动态分布模型。当车辆完成了建模时，要认真地做好对于碰撞检查和监测的分析，根据检查结果总结出报告的内容。通过BIM 技术对其管道进行了综合性的调控，确定了管道的具体大小，进而给予了施工的参考和支持。

5 结语

城市桥梁道路工程是国家重点的大型城市交通基础工程，保证了我国整个城市的道路交通畅通，也为城市居民日常生活和室外工作活动提供了极大的方便。运用 BIM等技术对我国道路主体桥梁进行三维设计和监理分析，可以充分利用工程信息化等多种技术手段，构建桥梁的三维基本模型，实现对桥梁主体结构、设施及各种基本模型，如行人和交通管线等的三维一体化设计管理和实时监控，从而从根本上有效地改善和持续提高我国道路主体桥梁监理设计和监理分析的服务质量，促进我国现代城市工程建设和经济发展。