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基于BIM技术的市政道路桥梁设计探究晏凯林

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：晏凯林

[导读] 摘要：BIM是一种多维度信息模型集成管理技术，为技术人员在方案设计、施工进度管理、运营维护等方面提供准确分析、科学决策的便利。

        中北工程设计咨询有限公司南昌分公司江西南昌 330000
        摘要：BIM是一种多维度信息模型集成管理技术，为技术人员在方案设计、施工进度管理、运营维护等方面提供准确分析、科学决策的便利。首先简要介绍了BIM技术的概念、特点与设计平台，然后分别对道路桥梁设计阶段的勘察、设计、造价、输出等方面应用BIM技术的具体内容进行了详细阐述，为BIM在道路桥梁领域的推广提供参考。
        关键词：BIM技术；道路桥梁设计；
        1 BIM技术概述
        1.1 BIM技术的概念
        BIM技术全称Building Information Modeling，中文译名建筑信息模型，是指通过建立一个数字化的三维模型，以便于有项目有关的各方对项目设计、建设和运营全寿命周期的施工方案、施工进度等各类信息进行管理的一种技术。因此，BIM是一个基于三维数字化模型的共享平台，是多种软件的集成利用，是方便信息传递的媒介，核心目的是方便参与各方协同作业、提高工作效率和质量。
        1.2 BIM技术的特点
        BIM技术具有如下五个特点。（1）统一性。统一性是BIM技术的核心。随着项目规模的扩大、专业的细分，绝大多数项目都需要大量不同专业的人员协作完成，在传统的工程中，是通过将项目按专业进行一定细分，然后各专业人员在各自专业领域按照自身的方式进行设计与实施项目，造成信息兼容性差、管理难度极大，并且还会造成同一信息被不同参与方多次创建与修改后无法识别。BIM技术正是为解决这一问题而创立的，他是首先建立一个数字化的三维模型，然后后续的所有设计、实施信息均是在这个模型上进行架构，实现格式的统一、理解的统一。（2）集中性。道路桥梁工程设计多个专业协作，建立BIM技术平台后，各专业人员均在BIM技术平台中进行设计实施，为项目管理人员实现了多环节、多层次、多渠道的资料的集中管理与存储。（3）信息共享性。项目的实施过程中，各专业人员有前后工序的差别，这时信息实现高效流转就需要做到信息共享的畅通。BIM技术实现了各种信息在同一模型下创建、修改，因此可以非常流畅地在不同参与者之间流通，项目管理者也非常方便的对项目进行实时管理，发现项目问题，显著提升了各专业之间协作能力。（4）信息压缩性。项目各阶段各专业实施部分均需要包含与之有关的所有信息，造成信息的庞杂化和重复性管理难度极大。而BIM技术是各专业人员在同一平台中完成的，各专业人员只需要建立与修改与本专业有关的信息，这就实现了信息的有效压缩。（5）关联性。信息的关联性是方便管理者对项目进行管理的一个重要渠道，BIM技术模型在设计时就实现了构件信息的关联，方便了后期对模型的修改。
        2 BIM技术在道路桥梁设计中的应用
        2.1 地质勘察与测量
        道路桥梁工程具有跨度大、呈带状分布的特点，沿线的地形地貌、工程地质条件易存在复杂差异，而这些对路线设计、桥梁选型、隧道施工等均会造成重要影响。因此，应用BIM技术于道路桥梁工程的地质勘察与测量中是非常非常必要的。应用BIM技术，建立地质环境数字化三维地质模型，实现真实环境的可视化，清晰直观的为设计人员与管理层展示地质构造、水文地质环境，为准确分析地质问题的基础上设计合理的方案，同时，基于统一的平台，勘察、设计、施工等各方面人员也容易实现有效沟通，减少工程风险。应用BIM技术对测量的地形、水系、建筑、管线进行集成管理，实现一个模型的建筑环境可视化，并方便工作人员对高程、坡度、水域等各要素进行分析，为合理布局道路路线、桥梁跨度等提供了条件。值得一提的是，随着高精度测量设备的快速更新，航空影像、三维激光扫描、遥测等高精度数据也将为BIM技术全新仿真提供条件。
        2.2 方案比选
        道路桥梁工程是财政投资类项目，可行性研究报告决定着项目的立项与实施。而在编制和论证可行性研宄报告时，会涉及到交通规划、国土资源、环境保护多个管理部门，设计、规划等多种专业人员对报告的关乎经济、社会、环境、土地、能耗等指标进行综合评价与比选，以做出建设决策。在这个环节中，专业性、关注点存着较大差异，如何有效沟通，形成统一认识是传统方案的难题。BIM技术在三维可视化、信息数据库集成、多方协作方面具有先天优势。

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在道路桥梁工程可行性研究阶段，充分应用BIM技术于社会经济环境等信息构建、调整发展因子研究规划投资、虚拟仿真模拟建立可视化模型方便决策，可为道路桥梁建设的必要性与可行性分析提供更科学、更有力的渠道。
        2.3 三维可视化设计及建模
        BIM三维模型含括项目物理几何、功能构造等丰富信息，并集成了各类模拟计算软件，可视化表达能力极强。应用BIM技术，可为道路路口、立交匝道实现三维展示和动态更新，帮助工作人员充分利用土木单元，可基于车人行道、边坡等内置的组件直观的改变道路横截面输入参数实现道路模型快速修改，可基于施工图实时更新功能为设计人员优化设计实现快捷便利。设计施工过程的实时更新为结构冲突、可施工性分析等检测分析提供了条件，保证了施工问题的及时解决。
        2.4 工程量及造价计算
        传统道路设计中是通过人工按照工程量与定额的方式计算造价，人工阅读图纸、计算工作量需要花费大量时间，还存在计算精度差、工作效率低等问题。应用BIM技术于道路桥梁中，整条道路的路面工程、路基土方工程、桥涵工程等数据自然生成，造价人员直接通过统计工程量数据即可快速准确的完成造价的计算。针对路线出现重新设计问题，也只需更新道路模型即可实现构件信息的快速调整，大幅提高了工作效率，也使得造价计算工作更为透明与规范。
        2.5 自动化图纸输出
        BIM技术一改传统二维设计的以设计图纸表达形式，实现向建模的转变，这将彻底解决施工图纸无法良好表达设计者意图的问题，显著降低疏漏、错误等问题的发生，并降低了设计变更造成的图纸修改工作量。BIM技术的应用，设计人员完成道路桥梁三维模型构建后，可直接基于模型生成平面图、剖面图、挡墙横断面等具体图纸，并具有放大细部尺寸能力，实现图纸输出全自动化。
        2.6 协同设计
        BIM技术的最为核心的内容是便捷的协同设计。BIM技术最大的特点是实现统一性，即实现多专业、多方案格式的统一，这就为协同设计奠定了基础。在道路桥梁设计时应用BIM技术，项目各个专业可实现在同一平台上协同工作。例如，道路桥梁工程师完成道路路线设计后直接将地形标高、路线走向、纵横断面等信息直接传输给结构工程师，为结构工程师进行桥梁、涵洞、隧道等交通结构物设计提供了便利。道路规划设计师在完成道路、管线的规划设计后，可将道路信息直接传输给建筑、管道、桩基等各专业设计人员，从而实现各自在共享信息基础上完成多专业的综合市政设计。另外，BIM技术协同设计优势还体现在碰撞检查上，例如，道路桥梁工程师在修改道路设计后，与结构工程师有关的桥梁、涵洞信息会在模型中实时更新，帮助下一环节的工程师完成相应的及时修改。
        结束语：
        随着道路桥梁工程复杂化、多元化发展，传统设计方法已不能满足当今需求。BIM技术的出现，统一协同设计的实现、造价的高效计算、三维可视化的直观展现，均极大推动了设计方案透明化、施工可视化的进步。BIM技术为道路桥梁、建筑结构、水利工程等建设各行各业带来了无限发展机遇，设计人员应当充分学习BIM技术，并将其应用于实践中，共同努力提高我国建设水平。当然，BIM技术也是一个新兴技术，工程问题不可避免，在应用中也应当做好总结归纳工作。
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