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BIM技术在桥梁设计中的应用分析史建朋刘勋刘梦渝

发表时间：2020/12/30 来源：《建筑科技》2020年7月上作者：史建朋刘勋刘梦渝

[导读] 我国道路建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就，为我国基础设施建设的快速发展贡献力量。

重庆市市政设计研究院有限公司史建朋刘勋刘梦渝 400000

摘要：我国道路建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就，为我国基础设施建设的快速发展贡献力量。伴随着这几十年国内经济的飞速增长，“西部大开发”“一带一路”发展策略的快速实行，我国交通的建设范围从东部的平原逐渐向西北部的山区进行演变，地形复杂、环境艰苦，让各类桥梁的需求量大幅增加BIM它以3D技术为根基，整合了结构建筑物工程中的各类相关讯息,最终形成结构物模型，可以对项目设备实物与功能做数字化描述，同时具备模型信息完善性、相关性、统一性等优点，特别适用于相关关系复杂、同时要求多方协作的项目，备受国内外学者的喜爱。
关键词：BIM技术;桥梁设计;应用
       引言:道路建设是我国基础设施建设中非常重要的组成部分，其发展关系到我国整体经济建设的发展速度。21世纪初，由美国欧特克公司提出的BIM技术问世。经过了近20a的完善和发展,BIM技术在多个领域都有较好的表现，其独特的设计理念和可视化的3D建模方式，给建筑行业的发展带来了巨大的推动力。BIM技术在桥梁设计中的应用与推广仍是当前具有挑战性的问题之一。
        1.BIM技术的优势
        1.三维可视化，BIM技术最为明显的优势就是三维可视化，该项目是通过虚拟建设方式把所有结构部分形成三维实体结构，能够根据要求做出1∶1的仿真模拟,所获得的结构就是图纸最终输出的样子，是真实存在的。项目参与各个单位都能够通过三维模型做出预判和分析，可以形成比较直观的形象。2.数字化，BIM是现代计算机技术发展之下形成的，最为主要的特点就是信息化,所有信息都能够达到统一、准确、及时的标准，其有着如下特点:(1)完备性，即模型中所有信息必须要包括3D几何信息、工程信息以及各个部分逻辑关系等;(2)关联性即模型内的某个对象发生改变，则会预制相应的信息也会发生改变;(3)一致性，即全寿命周期内同一信息只需要输入一次即可，并不需要多次输入。
        2.BIM技术在桥梁设计中的应用
        2.1BIM正向设计技术路线
        结合普通桥梁BIM技术应用的实践经验总结，提出基于Bentley平台的普通桥梁BIM正向设计的思路。首先采用参数化建模的方式建立普通桥梁构件库，初始化桥位，生成全桥BIM模型,利用BIM可视化的特点检查BIM设计模型的合理性，导入地质资料进行桥梁设计，将计算结果更新二维图纸和三维模型最后进行工程数量统计和BIM标准的应用。
        2.2全线整合
        桥梁工程不同结构对象的BIM模型需要通过不同软件进行绘制与编辑，由于各个软件功能性不同，因此，所构建好的模型无法在同一款软件中直接整合,需要将建好的每部分模型转换成通用格式文件利用整合软件组合拼接。一般将地形、桥梁曲面的IMX格式文件和桥梁模型的FBX格式文件添加进Infraworks中，选择好合适的坐标系，地形、道路曲面将会在Infraworks中生成。在放置桥梁模型时，选择和地形、道路曲面相同的坐标系，从而完成全线桥梁与地形、道路的模型整合。在Infraworks中还可以对已创建好的道路模型进行路面样式的更改，对道路添加相应的附属交安设施，从而让线路达到最贴近真实情况的效果。
        2.3BIM技术在钢箱梁细节设计中的应用
        随着我国交通的不断发展，交通网络的不断完善，出现了更多的跨线桥梁设计。为保障施工质量，也为了使被跨越公路不受影响，专业的公路桥梁方案设计人员越来越青睐于钢箱梁顶推方案。

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钢箱梁总共分为6部分，由工厂进行分开浇筑，而后在施工现场进行焊接处理。由于其内部的受力情况较复杂，是对施工精细程度的一次挑战,而以往的平面图纸仅能以普通的截面分析来对钢箱梁的结构进行初步反映，这不仅是给工程建设团队增加了难度，还给钢箱梁的制造带来了影响，这是传统平面图纸的一大弊病。
        2.4BIM技术在桥梁设计阶段的应用
        在桥梁设计时，通常需要总工程师、项目经理、项目负责人、路线设计工程师、桥梁设计工程师、资料管理员、图册编制人等六大角色同时合作完成，每个个体之间相互依赖、串联的特征非常明显，一定程度上限制了设计脚步。由于桥梁工程结构的复杂程度和技术难度都非常的高，BIM在桥梁工程中的运用，还远远不够成熟，但BIM技术在桥梁结构设计与施工上的运用价值是不可估量的，具体分析如下。1.将模型可视化，有助于结构设计的方案在项目设计团队之间更充分、高效地交流，讨论并决策，保证了设计的质量以及设计的时效性.2.BIM软件通过将桥梁设计中的标准、思想、原则等抽象化参数进行描述，自动适应了关联约束关系和装配关系之间的关系，保证桥梁的自动化、先进化的要求。3.BIM软件让桥梁工程的设计资料可以共享,相同模型的核心数据能够共同享用于桥梁结构的设计方案、评估安全、设计技术和设计施工图，避开了不同工作需要建立不用模型的麻烦，使各种数据得到统一。4.参数驱动、关联度高的桥梁模型可以高度匹配桥梁在设计过程中，多个校审有可能带来的方案设计的频繁变动，使效率得以保障。5.BIM现在可以做到自动化绘图，不仅可以出图桥梁结构的3D模型，以此可以用于方案评选、展示、模拟仿真等，还能出一些适合工程交付的二维图纸,很大程度上减小了手工出图出现误差的尴尬，效率成倍提高。6.统一的BIM模型，同时还可以实现桥梁设计关键指标的分析与统计和复核审核等功能。
       2.5BIM技术在桥梁可视化技术交底中的应用
        在进行技术交底时，BIM技术的作用再一次得到了体现。在过去，方案设计人员同工程建设者进行技术交底时，仅是通过语言或图纸对一个想象中的桥梁进行描述,一旦描述语言或理解方面有了偏差，则难免会给工程的顺利实施带来困难，这也是行业内普遍出现的问题。但是，在进行技术交底沟通时，合理地运用BIM技术，可以对施工过程中的关键环节或其他施工复杂点进行模拟,使干燥的语言变为生动的模型体现，更加直观和易于了解，并在施工过程中把需要注意的地方做出标识，整个施工过程一目了然。除此以外，还可以通过BIM技术建立相应的信息库,将施工关键点和关键的施工方法都详细录入，作为日后进行公路桥梁方案设计时的对比库。
        2.6关键构件力学分析与验证
        在桥梁工程的设计阶段其结构的受力分析是确保工程质量的重点目前国内常用的专业软件有Abaqus、Midas、ANSYS等进行验证分析。以Abaqus软件为例，首先将BIM模型转换成通用FBX格式或OBJ文件导入Abaqus中，多个构件对象模型拼装组合形成整体模型，根据实际需求设置边界条件，添加荷载工况，划分模型网格进行模拟计算，根据得出的计算结果对整体结构进行分析优化,往复迭代，最终形成设计阶段力学分析结果，连同计算模型向施工、运维阶段传递，可为后学阶段力学分析提供可靠的数据依据。
        结语
        BIM技术已经被越来越多的行业内人士所认可和接受，并逐渐投入使用。而在大量的使用过后，必然会形成行业内对BIM技术应用的初步规范标准,使BIM技术的应用在国内桥梁建设行业得到更好的发展，而BIM技术建模将会成为我国建筑行业中不容忽视的重要技术环节。
参考文献
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[2]谷洪雁,张现林.基于BIM技术的施工管理平台研究[J].企业技术开发（下半月）,2015(8):153-156.
[3]韩厚正.BIM应用于桥梁设计的研究和实践[J].特种结构,2016(2):117-120.