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路桥设计中BIM技术的实践运用分析王永源

发表时间：2021/4/26 来源：《建筑科技》2021年2月上作者：王永源

[导读] 在道路桥梁等城市基建工程项目中，需要对工程的施工环境及施工过程进行全面分析，预判并解决相关项目问题。要达到这一目标，以建筑信息化模型构建为主要形式的BIM技术，在道路桥梁设计中大有用武之地。

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摘要：在道路桥梁等城市基建工程项目中，需要对工程的施工环境及施工过程进行全面分析，预判并解决相关项目问题。要达到这一目标，以建筑信息化模型构建为主要形式的BIM技术，在道路桥梁设计中大有用武之地。
关键词：路桥设计；BIM技术；实践应用
中图分类号：TU17   文献标识码：A
        引言
        在最近这些年的建设行业中，BIM已经被广泛使用在大部分的工程项目之中，所以此项技术已经拥有了比较高的成熟度，并且能够很好地施展出其全部的优势。将此项技术运用在路桥设计中，不但可以增强设计的效率，同时还能够保障设计的品质，继而让项目可以顺利完成。通过BIM技术，能够转换固有的设计观念，将平面化的设计变得立体化，以协助设计人员对其作出实时的优化，缩减错误出现的概率。
        1路桥工程施工特点
        1.1工程总量较大
        随着时代的发展，我国建筑技术体系不断完善，路桥工程建设规模也在不断扩大，但是由于很多路桥工程施工环境比较恶劣，地质结构非常复杂，且地质结构还会随着时间的推移发生改变，故要求在施工之前对基层作出一定的处理。想要保证路桥工程施工过程的顺利推进，必须提前对周边环境进行详细勘察，工程总量较大，容易出现统计数据缺失、重叠或者误算问题。
        1.2施工要求较高
        路桥工程建设中，要结合工程实际情况挑选最为科学合理的施工材料。我国大多路桥工程的设计寿命为70～150年，在挑选施工原材料时，应基于这些数据参数，合理设计预应力钢筋位置、主体结构强度、工字钢类型以及路基铺设厚度等。路桥工程对施工质量标准要求比较高，要构建一套完善的管理制度体系，只有这样才能保证路桥工程施工过程的规范性和有序性。
        2路桥设计中BIM技术的实践运用分析
        2.1道路桥梁场地选址规划设计中的BIM技术应用
        道路桥梁工程在立项建设后，除了在原有路桥基础上进行扩建外，如涉及到新修道路及桥梁隧道建设，首要考虑内容要素是路桥工程场地选址规划。只有合理选择路桥工程地址，才能使道路桥梁的交通枢纽作用充分发挥。而场地规划状况也会对道路桥梁设计质量产生直接影响。传统设计模式框架下，道路桥梁工程场地规划设计主要采用项目勘察人员进入现场勘察获取数据的方式完成，这一规划设计方式一方面需要大量人力物力，勘察设计的效率也受到影响，另一方面采用人工勘察规划设计时容易出现数据参数不精准或存有误差的情况。为此，要使道路桥梁场地规划分析兼具效率及精度，可以引入BIM技术，对规划设计进行补充完善。
        相关要点有：第一，BIM技术对道路桥梁工程场地规划进行高精度展现，主要是通过对设计及施工场地范围内的平面元素进行提炼，将其在模型中表示出来，达到一目了然的效果。例如，BIM可以推进道路桥梁的无纸化设计及施工进程，在规划设计阶段建模，快速清晰地实现信息的传递，项目方可以大幅节约设计时间。在计划表设置，路桥结构制作及架设中，如钢结构状态设计及安装，混凝土浇筑都可以被纳入到模型内。第二，在路桥设计及施工各个阶段场地的布置及转换上，要优化不同阶段场地布置状况，借助地形勘测软件对场地建立模型并做好路桥排水系统及标高系统的策划。例如，在地形中导入标高方格网，为道路排水及标高设计提供参数依据，避免过多挖填方。第三，BIM技术与地理信息系统的结合应用，可以提高路桥设计的智能化水平，使用BIM软件模拟道路空间及车流荷载量，可对道路等级及具体设计标准加以清晰展示，避免传统设计思路下可能出现的信息数据不足及精度欠缺问题。

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第四，在道路桥梁规划选址后，需要对路桥周边景观同步进行设计，为了保持工程与景观的协调一致，避免工程对周边生态造成影响，可以使用BIM技术进行景观模型的构建，为设计人员提供可视化场景。
        2.2道路桥梁工程量统计中BIM技术的应用
        道路桥梁工程建设体量大，涉及到的分项工程多，整个建设周期内的工程量同步较大，这就给道路桥梁工程量统计增加了难度。为解决这一问题，通过引入BIM技术，可以对道路桥梁工程量进行智能批量化统计，然后借助路桥工程算量软件，实现工程量的自动统计，以确保工程量清单准确高效。以BIM技术为基础而出现并应用的算量软件较多，例如，斯维尔算量软件等，通过该算量软件可以达到算量模型的快速匹配，然后引用相应的计算规则，对道路桥梁的数据进行测量，直至形成路桥工程量清单。比如，在道路桥梁混凝土构件工程量核算上，根据BIM模型，参考构件、清单、选定部位等要素，对道路桥梁工程量进行快速计算，可以辅助工程现场计量人员快速达到提量目的。在道路桥梁坐标高程的计算上，一般在路桥设计图纸上仅仅涉及到关键部位控制点的坐标及数据，如现浇箱梁等，这就需要测量人员做好计算放样，工作量较大，外加上匝道线形通常较复杂，在横坡部位存在超高变化，从而极大增加计算难度。借助BIM技术条件下的算量软件，如Dynamo，可以在浇筑箱梁支模之前，对现浇箱梁边角控制点等间距坐标加以数据抓取，根据该数据测量放样，在确保坐标正确的前提下，能够省去人工计算的时间成本。在道路桥梁土方计算环节，采用Civil3D道路建模，可以结合具体实际情况对松散系数数据进行调整，如此可将土方量直接计算得出，同步得出道路面层、基层、边沟等部位的体积及方量。
        2.3道路桥梁综合管廊设计中BIM技术的应用
        道路桥梁综合管廊设计及管理维护对整个路桥工程的周期寿命有重要影响。在这一环节中，BIM技术的应用可以贯穿于路桥综合管廊的设计、施工、竣工等全过程阶段。具体而言，其应用要点如下：第一，在综合管廊施工图设计环节，BIM技术可以应用于入廊管线施工图设计及管廊廊体施工图设计中。选用BIM技术进行综合管廊工程建模，参考施工影响因素，得出施工设计图纸，指导管廊施工。第二，在综合管廊施工阶段，BIM技术的应用范围较为广泛，主要涉及到如下几个方面：①对路桥综合管廊施工中所用到的设备元件，如预制构件等进行数量、规模、技术方面的模拟。用3D模型的方式明确管廊预制拼接制作、检验、养护等主要步骤，然后满足质量及技术条件后，开展施工现场的拼装吊装作业。②管廊施工方案的执行及监督，尤其是在技术交接重难点上，使用装有BIM可视化模型软件的移动终端设备，可以针对设计图、施工图、施工数据参数等进行便捷观察和管理，从而提高道路桥梁综合管廊设计质量，为后续的管理维护打好铺垫。
        2.4控制施工过程中的安全
        安全是施工过程中的首要考虑的问题，通过加强管理，制定规章制度，来保证工程和人员的安全，维护施工环境安全稳定，防止事故的发生。而BIM技术可通过可视化的特点，对工程建设过程中的各个细节可能存在的安全和质量问题实施观察，能够做到发现安全隐患并及时解决，防患于未然。另外，可将工作人员信息录入信息平台，建立GPS定位系统，通过将BIM技术运用到班组的管理过程中，进一步保证人员的自身安全。
        结束语
        总而言之，近年来国内的科技水平发展速度十分明显，这也促使了BIM技术的快速进步，当前此项技术已经较为成熟。路桥项目作为与社会有着密切关联的一项工程，其对于经济的进步起到了极其关键的作用，所以相关企业应该对其予以足够的重视，以确保其能够被有效运用在路桥设计之中，唯有如此才能够确保项目作业的品质。
参考文献
[1]刘熠彪.BIM技术在路桥设计的应用与启发:以南台大道南段道路工程设计为例[J].福建建筑,2020(2):104-109.
[2]王建,吴喜俊,左连华.浅谈BIM技术在路桥设计中的应用[J].科学技术创新,2019(4):126-127.
[3]陶洁.路桥设计企业应用BIM技术困难因素分析[D].重庆:重庆大学,2018.