刘恩广 宿霄男
中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津市 300381
摘要：社会经济发展提高了道路桥梁设计的整体要求，在设计过程当中，也需要充分结合社会实践的发展变化，不断地对其思想进行创新，通过优化调整以更好地适应现阶段的道路桥梁设计需求，促进工程质量的发展。BIM技术便是在此背景下诞生，并且在道路桥梁设计当中得到了广泛的运用。
关键词：BIM技术；道路桥梁设计；优化
BIM技术已经成为建设工程领域的关键技术手段，行业企业也在不断探索BIM技术的具体应用，早期BIM技术还属于建筑行业的专利，随着技术进步，BIM技术已经延伸到建设工程的各行各业，在城市道路桥梁设计当中，BIM技术也得到了广泛推广和应用。
1BIM技术的科学内涵
BIM是指建筑信息模型，是随着社会发展变化而推出的一种新型技术，尽管BIM技术在建筑工程行业当中的运用时间并不长，但是技术自身的特性十分符合现阶段的建筑工程发展需求，得到了业内人士的广泛认可。从现实运用的角度来看仍然有很多问题还需要进一步思考。相较于传统技术，BIM技术具有自身的独特优势，能够通过大量建筑信息数据的挖掘做出科学合理的总结，贯穿建筑设计施工全程是BIM技术在运用过程当中的主要特点，更是因为该项技术能够贯穿项目的每一个环节，才能够更好地凸显该项技术在建筑设计施工当中的重要作用。除此之外，BIM技术同样也可以被运用到结构的分析中，且技术使用门槛相对较低。该项技术建立在数据的深入挖掘基础上，通过对大量数据的编辑、整理和更新，能够进一步保持数据库的科学性和精准性，能够为建筑道路桥梁设计提供更多精准的信息。
2BIM技术的优势
2.1三维可视化
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。
2.2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。
2.3协同管理
结合项目实际情况分析，能够积极组织落实各方参与到工程中。工程各方利用统一平台来掌握相应信息，避免出现沟通不畅的情况，切实提升问题的解决效率，同时信息透明度也比较高，能够加强工程监督与管理，提高管理水平。比如，设计环节不同专业可以协同，避免在设计时存在错漏补缺的情况；设计环节应该及时共享各方的信息，要协调处理所有的问题。BIM技术是二维CAD时代发展之下所形成的，而且技术水平要比较高，其所形成的价值是是传统CAD所代替不了的，有着以下几个方面的优势：（1）可以在全寿命周期各个时段、参与各方、不同专业之间进行信息共享，全面的提升管理效率和质量。（2）项目主体能够有效的进行在建项目的预测与控制。比如，能够对项目的安全、经济、能耗、环境等多个方面进行模拟，可以实现全面的控制，进而可以提升管理工作水平。（3）BIM技术能够达到建养一体化管理效果，实现设计、施工、运维等多个环节有效控制，生产方式发生改变。（4）BIM技术能够保证行业的贯通，全寿命各个期间内相互联系，提高资源利用率，为工业生产奠定基础。（5）项目主体的各个环节形成的大量数据可以组合成为最终大数据，设计、施工、运维、检测等方面可以提供数据支持，然后确保各个工作顺利开展。
3BIM技术在道路桥梁设计中的应用
3.1基于BIM技术的协同设计平台搭建
可以选择使用高效的现代化测量技术，然后能够形成准确的BIM模型，就能够建设更加高水平的环境模型。数字化的勘察结果应用到协同平台中，确保各项设计专业都要使用统一的数据信息，不能存在协调性不足的情况。道路桥梁专业设计人员能够研发和应用BIM设计软件，以数字化勘察设计结果作为设计基础，利用设计数据就能够形成道路桥梁方案的BIM模型，协同平台内可以实现各个专业信息的BIM模型与环境模型的组合与使用，然后就能够开展进行大场景BIM模型设计。各个专业设计人员要结合专业特点和技术标准来检验道路桥梁设计方案是否能够达到可行性与合理性标准，各个专业都要保证设计方案衔接和应用，实现协同化处理。利用协同平台能够确保设计各个专项数据来源统一，不会因为数据偏差而导致设计存在问题。同时可以利用BIM协同平台，各个专业设计人员确认之后进行后续设计，能够完成信息传递和应用。
3.2BIM技术在道路桥梁方案比选中的应用
道路桥梁工程施工项目，装配式道路桥梁在全线道路桥梁内所占比例是比较大的。因此，道路桥梁设计环节的主要工作就是道路桥梁方案的设定。传统道路桥梁设计是根据1∶2000地形图、路线设计资料等方面来实现，该方式虽然能够快速完成设计，但是也会导致设计不清晰、构造结构不完善、被跨越物体位置关系不明确等方面的问题，严重影响使用效果。
3.3BIM技术在钢桥细节设计中的应用
道路桥梁项目设计过程中，如果线路内存在深谷、河流或者交通量过大的情况，传统的装配式道路桥梁形式并不能达到跨度的标准。最为常见的桥型主要是大跨径刚构桥、斜拉桥、悬索桥等方式。因为道路桥梁有着一定的复杂性，所以这种道路桥梁在设计中要合理的采取复杂节点处理措施。道路桥梁自身结构位置关系是比较复杂的，如果使用传统二维图纸难以表达清晰，也就影响最终施工。（1）BIM技术在悬索桥节点设计中的应用。大跨径悬索桥项目中，很多都是应用钢桁架主梁节点锚栓、索鞍等结构，因为其结构组成比较复杂，二维图纸不能清楚表达结构组成，所以在施工中极易出现误差的情况，造成施工出现比较大的偏差。（2）BIM技术在钢箱梁细节设计中的应用。当前道路桥梁工程中很多都是采取跨线设计方式，为了能够让跨越线路部分不会给交通运行产生过大的影响，钢箱梁顶推设计方案优势就能够表现出来。钢箱梁中主要包含顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板、加劲肋等部分，可以在工厂内进行各个节段制造、检验合格后运输到施工现场进行焊接施工，内部结构纵横交错布置，对于加工精细化要求比较高。最为常见的二维图纸很多都是将各个阶段划分与几个典型横断面图来确定钢箱梁上部结构与加工方案。钢结构加工成在得到设计图纸后，要按照该图纸进行深化设计，如果发现设计意图不明显或者不清晰的部分，要技术和设计单位沟通，这样会导致工期的延长。例如：某道路桥梁跨线道路桥梁中所应用的是（44+70+36）m钢箱梁，设计单位使用的是Tekla软件实现钢箱梁的整体设计，应用BIM技术按照要求进行三维设计，可以通过模型的设计了解各个模型存在各个部分的关系。三维模型在模拟符合要求后，进行预拼装做出碰撞检测分析，然后结合不合理的位置做出修正与改进，然后能够形成三维轴测安装图来进行拼装，可以按照设计参数来实现数控加工机床制作，提高部件的精确度，还能够缩短工期、提高效率且降低成本。
3.4BIM技术在道路桥梁可视化技术交底中的应用
技术交底是设计人员与施工单位沟通的重要方式，必须要把整个设计方案的设计意图与注意事项明确标注，并且传达到施工单位中。但是很多情况下，表达不清晰、文件不规范等存在普遍存在。如果经常出现表述不清晰的情况，就会造成施工问题比较严重，道路桥梁工程质量也难以保证。利用BIM技术就是模拟各个关键性施工工艺，直接表现出设计意图，在施工中要重点标注，并且将一些重要部分使用动画形式进行表示，准确度比较高，还能够提升沟通的效率和工作的质量，确保工程能够完全按照设计方案顺利实施。同时，关键施工方式与成套工艺制作成技术交底库，为整个施工环节提供有利的支持。
3.5统计工程量
在BIM模型中已经被赋予了具体的物理参数，包括材料的情况，要达到的性能要求等等，因此，可以基于BIM模型，在模型表单属性中设置好项目参数以及计算公式，即可直接输出工程量。
4BIM未来应用发展趋势
经多项研究证实，设计对施工安全有较大影响[7，8]，而BIM技术在道路桥梁设计的应用可有效提高设计效率和质量[9]。近年来，BIM技术应用不断拓展和深入，应用范围扩展到工程建设项目的深化设计、虚拟施工、运维管理及全生命周期，应用领域也从传统建筑业拓宽到管线综合、城市轨道交通等城市基础建设领域。BIM技术应用取得初步成果，并且得到认可和推行，但也存在许多不足。根据技术应用设计过程中累积的经验并经过分析后，得出未来BIM应用发展趋势如下：一是精细化。目前BIM技术还不够成熟，自身存在诸多不足，如2D出图效果较差、模型效果较粗糙、结构单体较简单等，未来将实现软件功能完整、数据库齐全，达到技术精细化。二是智能化。目前BIM技术比较难掌握，主要表现为软件系统庞杂、操作繁琐、需人控制等，未来将实现数据处理智能化、设计智能化、管理智能化等。如软件在无人机倾斜摄影、地质勘探等数据采集处理完成后，可在此基础资料上，根据设计人员给定的初始控制条件，智能计算并提出多个道路桥梁路线设计方案，供设计人员选择和参考。又如道路桥梁路线方案选定后，软件可智能计算并提出多个交通管理、管线布置、路灯布置及绿化布置等方案，供设计人员选择和参考。三是普遍化。在BIM技术相对精细化、智能化以及人们的运用能力得到提高后，BIM技术将普遍化，人人会用，得到广泛推行与运用。四是大数据化。目前BIM技术仅能实现行业间数据共享，在技术精细化、智能化、普遍化以及科技水平提升后，数据可实现跨行业共享，将实现大数据化。如道路桥梁设计数据可与汽车制造业实现共享；机场周边建筑物数据可计算分析出其布局所产生的气流变化，从而用于飞机起飞和降落时刻稳定性分析，实现建筑行业与航天行业数据共享。
5结语
当前BIM技术被大量的应用到道路桥梁项目中，能够应用到各个环节中，并且已经取得了非常好的效果。在这个过程中，经历了长期的探索、分析与研究，但是结合目前应用状况分析，能够展现出比较好的优势，尤其是设计阶段可以解决很多现实的问题，能够将设计成果真实反映出来，提高设计方案的水平。在未来发展中，BIM技术必然会更加的成熟，应用道路桥梁工程中也会有更好的效果，未来对于工程领域的发展有着非常积极的促进作用。
参考文献
[1]朱永杰，胡期光.公路大桥主桥设计中的BIM技术的应用探讨[J].公路工程，2017（4）：169-172.
[2]钱枫.桥梁工程BIM技术应用研究[J].铁道标准设计，2015（12）：50-52.
[3]梁鹏.BIM技术在道路桥梁设计优化方面的应用[J].四川水泥，2017（7）：125.
[4]孙闯.BIM技术在道路桥梁设计优化方面的应用[J].华东科技：学术版，2017（10）：94.
[5]饶友平.基于BIM技术的市政道路桥梁设计探究[J].四川水泥，2020（3）：38.