蒋叶成
华蓝设计（集团）有限公司 广西 南宁 530000
摘要：我国桥梁工程在长期的建设过程中积累了丰富的建设经验，桥梁工程呈现出结构多样化、技术先进性的优势，各种先进施工工艺的应用克服了桥梁工程建设方面的技术限制。建筑行业信息化的发展趋势下，BIM技术在桥梁工程中的应用越来越普遍，尤其是由于BIM技术的诸多优势，使得在桥梁工程设计阶段，这一技术成为了不可或缺的技术，实现了设计优化。基于此，本文重点分析了桥梁工程设计阶段BIM技术的具体应用，对提升桥梁工程的设计水平极为重要。
关键词：桥梁工程；设计阶段；BIM技术；应用
近年来，建筑领域使用了越来越多的新工艺和新技术，尤其是BIM技术基于其多方面的技术优势和功能，越来越受到工程企业的青睐。桥梁工程的结构复杂，施工作业中需克服的技术难点较多，一些施工问题仅仅依赖于传统的技术，往往难以获得良好的处理效果，而BIM技术作为新的技术，因为可以实现建筑工程信息的共享和集成，在设计阶段也就可以在综合全部工程信息的基础上实现设计优化，保障桥设计符合经济性和技术性的要求，提升设计质量。
1.桥梁工程项目的设计特点
1.1结构设计相对复杂
桥梁工程的结构复杂，在整个桥梁结构内包含的结构构件数量偏多，加剧了结构设计的复杂性。正是因为桥梁结构的复杂性，在整个结构内包含了很多的连接点，为提高结构性能，专业设计人员在开展桥梁设计的过程中，需注重综合性因素的考虑，一旦因素考虑不全，就会引起结构设计缺陷，难以保障桥梁结构的设计和建设质量[1]。传统的设计方式下，多以人工设计为注重，人工设计下涉及的计算和检验工作量较大，因为人工能力的有限性，很多的设计问题无法及时被发现和处理，也就加剧了施工阶段的工程变更和返工。
1.2构件数量和体积较大
因为桥梁工程的规模大、投资高，在设计工作进行时的构件数量多、体积庞大，为提高桥梁工程的设计质量，设计人员在开展设计工作时，需注重对不同构件关系的处理，以保障各个构件在桥梁结构中的作用。在每个的桥梁结构设计中，设计人员都应该从施工环境、运输能力、施工工艺要求、结构受力等角度来分析，保障设计方案与桥梁结构相符合。一旦在设计工作中存在构件尺寸、结构形式不正确的情况，就需要立即进行相应的设计优化，相应的设计任务繁重，且处理难度大。
1.3施工环境相对复杂
桥梁工程与一般的建筑工程有所不同，其在建设施工的过程中，所面临的施工环境更具复杂性，施工环境的这一特征加剧了桥梁设计的难度。比如，一些桥梁工程中会遇到跨山、跨河等情况，针对这些恶劣的施工环境，在开展桥梁设计时，设计人员应根据现场环境的特殊性，制定有效的处理对策。
2.BIM技术的内涵及在桥梁设计中的优势
2.1内涵
BIM的全称是建筑信息模型，在桥梁工程领域的BIM技术应用，主要是要在集成全部工程信息的基础上，实现专有建筑模型的构建。基于BIM技术的特点，在桥梁工程设计阶段有效实现了设计的信息化、模型化，各个工程部门、管理和施工人员在BIM模型中，可以更为直观地了解工程的施工成本、设备信息、细部结构等特点，促进桥梁工程设计施工质量目标的实现[2]。
2.2优势
BIM技术的技术优势突出，体现在诸多的方面，如图1所示。
图1 BIM技术的特点
2.2.1模型信息的完整性
桥梁结构设计中的BIM技术应用，重点是要进行专有建筑模型的构建，在模型构建的过程中，综合了全部的工程信息，比如，工程结构的几何信息、拓扑关系、结构特点、材料要求等。因此，BIM技术下的模型信息更为完整，通过全部工程信息的集成与共享，各个工程部门就可以直接在BIM模型中调用相应的信息，发挥工程数据和信息的最大价值。
2.2.2模型信息的关联性
桥梁结构复杂，在利用BIM技术开展桥梁设计的过程中，经由BIM模型的构建，也就在不同构建之间建立了紧密的关联关系，系统可以将BIM模型中的全部信息加以统计、分析和利用，进而生成对应的图形和文档[3]。BIM模型信息的关联性使得在施工建设的过程中，即使某一参数发生了变化，与之相关联的相应信息也就同步发生变化，结构设计优化更为便捷。
2.2.3模型信息的一致性
桥梁工程的建设周期较长，BIM模型信息在工程全生命周期内的不同阶段，其信息具有高度的一致性，同样的信息一般不需要重复输入。因为BIM技术兼具模拟、自动演化的特点，同一对象在不同的工程阶段可以自动进行相应的修改和扩展，有效避免了信息不一致所引起的工程问题。
3.BIM在桥梁工程设计阶段的应用
桥梁工程设计阶段，BIM技术的应用流程如图2所示。
图2 BIM技术应用在桥梁设计的基本流程
3.1根据2D图纸构建BIM模型
桥梁工程中设计阶段如果要有效发挥BIM技术的优势，首先应进行BIM模型的构建。任何的桥梁工程设计中，利用BIM技术来开展相应设计的过程中，对于建模精度的要求非常高，以建模精度来保障桥梁结构中钢筋分布的精度。BIM模型构建时，专业人员同样应考虑该模型在后续施工阶段的应用，以发挥BIM技术的施工模拟和指导价值。
在建模的过程中，需使用Autodesk Revit提供的参数化结构簇族，结合CAD技术下的二维图纸设计方案和详细参数，在综合地质勘察结果等相关资料的基础上，构建与桥梁工程完全相符的BIM模型[4]。在该模型建设的同时，需同步建设工程周边环境、交通分布等模型，在Autodesk Revit中包含的内容非常多，比如，应包含桥梁标准梁、承台、走道板、桥梁标识等基本内容，由于在Autodesk Revit中存在API接口设计，在此基础上，专业的设计人员可以根据桥梁结构的设计标准和要求，不断对桥梁构件中的参数化钢筋配置加以细化。
3.2施工图设计
桥梁工程在传统的设计过程中，最终所设计方案的二维图纸，而BIM技术可以自动出图，在整合相应的工程信息以后，BIM模型可自动生成相应的图纸，这是其他设计所难以比拟的。因为BIM技术下的图纸和模型之间存在着紧密的关联，二者的这种关联关系使得利用BIM技术所获得的施工图更具科学性，设计质量更佳。当前的桥梁工程设计中，BIM技术应用时的难点主要体现在建模阶段，主要是由于建模过程中需考虑很多的因素，在保障了建模质量的基础上，后续的施工图设计、工程管理都更为便捷和高效。BIM技术根据各个结构构件的特点，利用相应模块自动生成施工图，与此同时，也就同步生成了施工中的材料统计明细。
桥梁结构设计的过程中，不仅需考虑行车因素，更是要考虑桥梁工程现场的管道类型和分布，BIM技术下因为具备可视化、协调性和模型性的优势，在利用这一技术开展相应设计工作的过程中，相关设计问题的发现更为直观和及时，处理了每个的细节问题，使得桥梁结构中的每个构件均能够符合相应的设计标准。
在利用BIM技术对桥梁开展结构设计时，需注意以下要点：（1）借助于BIM技术以及所掌握的关于桥梁工程的全部信息和数据，建立三维可视化信息模型，该模型是后续工程设计优化和施工管理的参考，利用该模型，工程人员就可以更为直观地进行相应的结构分析和计算，各个工程参与主体利用该模型来共享全部的工程信息，也就保障了工程设计效率和质量[5]。（2）BIM模型下的结构设计和判断更具直观性，专业设计人员可以经由所形成的工程设计方案，发现其中所存在的设计缺陷与不足，给设计细节性问题的处理提供了有效的技术保障。
桥梁三维信息模型建立以后，专有设计软件中的相应模块可以自动获得关于桥梁工程的平面、立面和剖面图形，在获得了这些信息以后，也就使得桥梁工程的二维图纸生成、三维结构方案生成更为高效，也就可以更为准确地了解桥梁结构的各个细节。
3.3工程量自动计算
桥梁工程设计阶段的工程量计算可以给后续的招投标工作、施工组织设计等提供参考，但传统的设计技术存在着诸多的不足，在工程量的计算方面一般直接利用word或者Excel文件来开展，不同类型的工程数据之间关联性不够。而BIM技术克服了工程量计算方面的不足，主要是由于BIM技术的数据集成和整合能力较强，在软件内包含专有的工程数据库，数据库内存储了各种类型的数据，无论是在工程设计还是施工建设中，有关部门可以直接从数据库中调取所需的数据，数据共享使得工程量计算具有极高的自动化特点[6]。桥梁工程设计阶段，完全可以有效发挥BIM技术的数据集成特征，通过不同类型数据之间关联关系的建立，也就减小了工程量计算方面的偏差。
3.4施工过程模拟
在利用BIM技术辅助桥梁设计的过程中，经由BIM技术的模拟性功能，对施工过程加以有效模拟，也就可以将设计和施工充分结合起来，最大程度上解决工程设计方面的不足。在施工全过程的模拟基础上，也就可以同步获得工期、造价、成本等方面的内容。以某桥梁工程为例，在施工模拟的过程中，以Autodesk Navis Works为基础来实现，模拟的过程也就对工程设计的各个细节展开了专业化分析，也就可以判定在利用BIM技术获得了设计方案以后，依据此工程设计的模拟，也就可以判定此工程设计方案下各个专业之间的协调性，对工程设计和施工图纸的优化具有重要的意义。桥梁设计和施工之间的联系紧密，前期设计阶段所获得的工程设计，是后续施工的参考，BIM技术的施工模拟，使得设计人员可以根据模拟结果及时对构件吊装等各个细节加以调整，获得的设计方案符合经济合理性、技术可行性的要求。
3.5碰撞检查优化
桥梁工程项目设计中，碰撞检查是其中的关键环节，传统的设计技术下，多是由工程企业安排专业的施工人员来对CAD施工图纸加以碰撞检查，其中涉及的计算量较大，一旦在碰撞检查中的沟通交流不及时，都将会导致碰撞检查与实际存在一定的偏差，如果碰撞问题难以及时发现，后续的施工作业中也将伴随着工程变更、造价上升。而BIM技术则有所不同，因为模型内集成了全部的信息，碰撞检查可以自动完成，一旦存在碰撞问题，模型中的相应模块就可以立即根据工程信息的整合结果，进行碰撞优化，有效保障工程设计质量，避免设计缺陷的出现。
结束语：
现阶段的桥梁工程项目中，人们对工程结构设计提出了越来越高的标准，为克服传统设计技术下存在的不足，工程企业在桥梁工程设计阶段越来越注意BIM技术的应用，以充分通过BIM技术来解决工程设计中的诸多问题，提升设计效率的同时保障设计质量，促进桥梁工程总体建设目标的实现。
参考文献：
[1]孙聪.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用研究[J].林业科技情报,2017,49(003):84-85.
[2]徐会杰,王鑫.BIM技术在某桥梁工程设计阶段中的应用研究[J].四川水泥,2019,000(006):98-99.
[3]陈博.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用研究[J].交通世界,2020,535(13):21-22.
[4]周柳雯妮.研究BIM技术在桥梁工程设计阶段的运用[J].黑龙江交通科技,2019,306(08):126-127.
[5]沈玉强.桥梁工程设计阶段BIM技术的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2017,000(010):242.
[6]余拥华.BIM技术在桥梁工程施工阶段的应用及其优势[J].工程建设与设计,2020,000(003):155-157.