江梦霞
福建船政交通职业学院福建省福州市350007
摘要:随着我国经济发展速度的加快，科学技术水平也在持续提高，为交通行业的发展提供了新的动力。桥梁工程建设是完善交通系统的重要方式，能够为人们的出行提供更加便利的条件，随着桥梁工程建设数量和规模的不断扩大，对桥梁设计质量的要求也有所提高。以往桥梁设计都属于平面设计，但是在信息时代下平面设计已经无法满足桥梁工程的设计需求，需要利用新技术来打造立体化的桥梁设计方案。BIM技术属于新技术的代表，在桥梁设计过程中可以提高桥梁设计水平，改变了传统的桥梁设计交付方式，可以通过建立桥梁模型校准设计方案中的每一个数据。
关键词：BIM技术；桥梁设计；应用实践
中图分类号：U455 文献标识码：A
引言
随着计算机信息技术的不断发展，传统建筑设计已经完成了由手绘到计算机绘图的转变，在此背景下，BIM技术成为现代建筑设计中广泛应用的技术手段，其中就包括桥梁工程设计。相比较其它基础设施建设，桥梁工程的整体施工难度相对较高，且施工周期有着严格的限制，利用BIM技术的优势，能够有效解决传统桥梁施工中面临的诸多问题，以提高桥梁工程设计的科学性。
1 BIM概述
BIM技术的中文为建筑信息模型，美国对建筑信息模型的定义为能够利用数字表达的方式展现建筑工程或者其他建设项目的物理特性和功能特性，属于共享的知识资源体系，可以为建设项目提供重要的决策依据，包括建设项目的设计、概念想象以及最终拆除。在桥梁设计中设计人员可以利用 BIM 技术提取信息、更新信息或修改信息，进而能够反映出桥梁设计方案存在的问题。建筑行业是从 2002年开始应用 BIM 技术的，最初在应用 BIM 技术时主要思考的内容为以 BIM 技术为核心形成技术框架，并搭设可以使用BIM技术的平台。BIM 模型中的数据应该是结构化且动态的。结构化是动态的基础，只有实现数据间互联互通，才能实现模型的动态调整，在局部调整后依然保证项目整体的完整且协调。
2 BIM技术在工程设计中的优势
BIM技术依托计算机领域成熟的软硬件条件，大大提高了工程领域的信息集成水平。利用BIM技术进行桥梁设计的优势体现在以下几个方面。（1）方便各专业协调一致。各专业设计人员完成本专业设计工作，通过中心文件等方式进行数据通信，实现数据即时更新。（2）实现并行设计。BIM模型中数据实现结构化，整个模型由少量数据控制，桥梁设计可在缺少详细信息的情况下建立较粗糙模型，待获取详细信息后进行少量更新即可完成设计。避免了传统设计中各设计工作相互耦合。（3）提高设计质量。在BIM设计过程中，设计人员的所有工作都是在模型中完成，输出的2D图纸仅为BIM模型成果表达，且输出过程由程序自动完成，没有人工干预，减少低级错误。在设计工作进行中，校审工作也可在模型中同步进行，校审人员在模型中直接标注校审意见，设计人员进行实时修改，避免同类错误反复出现。设计工作完成后，对细部构件校对校核可按类型进行，对同一类构件仅需校核其中有代表性的一个成果，即可验证其内部逻辑关系的正确性。
3 BIM技术在桥梁设计中的应用
3.1 构造BIM参数化模型
首先分析该桥梁的结构特征：① 主桥梁处于圆弧段部位，且主梁左边幅度明显变宽；②拉索锚固的空间较小，锚固有多种形式。③桥梁中需要使用的构件类型较多，每个部位之间存在着较为复杂的逻辑关系。④ 风嘴是复杂的曲面设计。根据桥梁特点和所收集到的实际数据构造BIM模型，通过BIM技术对参数进行模拟，将其导入到整体图纸之中，并对模型参数进行计算。
计算内容包括局部和整体两类模型计算，利用计算机技术简化桥梁结构之后再进行数据模拟计算，可以提升数据传递质量以及数据互通性。在进行正向设计时按照桥梁结构的特点将不同模块和结构的设计任务下发给其他设计人员，具体可以分为道路中心线设计即总体设计，钢箱梁设计、索塔设计、斜拉索设计、引桥设计。
3.2 BIM与初步设计
桥梁施工的初步设计关乎到桥梁工程的整体施工质量以及后续的使用质量，因此，技术人员应着重提高桥梁工程初步设计的合理性与科学性。通过对国内建筑领域发展现状分析，利用BIM技术即可有效解决这一问题。借助BIM的数字化三维建模可有效提升初步设计的合理性与科学性。
3.3 钢筋布设
桥梁工程中主要的设计内容之一是钢筋的布设，钢筋布设是否合理能够直接对桥梁的结构安全以及施工进度造成影响。传统的设计方法中，钢筋的布设均是通过二维平面施工图体现的，设计人员不能看到所有钢筋的实际形状，所以，在配筋过程中可能会产生冲突，施工时可能会存在返工的现象，费时费工。而应用 BIM 技术可以通过立体模型呈现所有钢筋的分布和形状，检查钢筋是否发生了碰撞，有利于合理地进行钢筋的布设。
3.4 利用BIM进行拉索锚固方案设计
正式动工之后，各施工环节的具体操作均需按照施工方案的要求进行，同时，加强施工人员对施工工艺的理解与运用。绝大多数的技术设计均以初步设计为基础，也可理解为对所用设计方案的进一步加工。技术设计与施工设计是对桥梁建筑结构更深入的探究，并结合研究成果完成施工图的设计。在进行拉索锚固设计的过程中需要重视锚固方式会给索塔外部形态所产生的影响，需要保证设计方案的美观性和实用性。因此在进行锚固方式设计时首先选择锚箱方案，并在此方案基础上构建了三维模型，在对三维模型进行分析时发现索塔内部的空间较小，难以提供有效的张拉空间，无法满足桥梁的实际需求，因此最后确定耳板方案。在确定方案后针对耳板的形状实施了优化，在保证符合桥梁结构需求的基础上减小耳板尺寸，防止耳板给桥梁整体外观造成不利影响，同时也可以防止拱塔内部的钢板出现碰撞或者冲突的问题。耳板形状在设计时会根据耳板定位角度 α进行调整，首先利用 BIM 技术中的程序批量计算该定位，按照大小对数据实施排序，并选出最大值和最小值，将耳板设计中四种形式，根据角度值测试不同耳板形状。通过将拉索角度与耳板形状参数的关联，实现拾取拉索线自动匹配耳板型号，无需通过人工计算比选，大幅提高了耳板的设计效率。
结束语
总之，随着桥梁工程设计理念的不断完善，以及相关桥梁工程设计模型的持续优化，则能够对桥梁工程设计相关的影响因素进行系统性的分析。BIM技术在桥梁设计中的应用能够让技术人员更加直观地看到桥梁设计模型，同时可以针对工程的各个方面实施全面化的管理，对于建筑工程施工质量的提高也起到了重要影响。BIM技术可以构建虚拟化的施工场地，结合各种实际数据来完善桥梁设计，能够及时调整桥梁设计，同时BIM技术也能够避免在施工过程中出现其他的问题，减少了施工投入成本。在今后的桥梁设计过程中，技术人员应重视BIM技术的重要性，合理应用 BIM 技术对桥梁设计进行完善和改进，确保桥梁设计和现场实际环境、桥梁功能需求相匹配。
参考文献
[1] 徐赞，王润泽，张舜 . UAV+BIM 技术在山区桥梁施工便道设计中的应用研究[J]. 山西建筑，2020（12）：169-170.
[2] 闫雪，向高亮，姜嘉龙. Revit 软件在某商业综合楼建筑施工图绘制中的应用研究[J].土木建筑工程信息技术, 2019，11（6）:99-104.
[3] 周丽，杨国娣．公路桥梁设计和施工的注意事项分析研究［J］．建筑工程技术与设计，2018，6( 20) : 217．
[4] 崔学坤.关于 BIM 技术在桥梁设计阶段的应用分析[J].黑龙江交通科技,2019,42(12):113-114.