市政路桥设计中BIM技术的应用

宋凤

摘 要：在我国市政工程建设规模不断扩大，数量不断增多的背景下，路桥设计技术也在不断革新和发展。BIM技术是目前一种有效的路桥设计手段，能够通过建模的方式，为市政路桥设计提供更加科学的设计依据和参考。本文就以市政路桥设计中BIM技术的应用进行几点具体分析。

关键词：BIM技术；市政路桥；应用；设计

中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0133-02

BIM是一种建筑信息模型，在三维数字基础之上发展起来，能够对建筑工程项目的各种信息进行集合、关联，并进行研究和分析，总结其一致性，特别实在复杂关系的项目设计中，BIM技术能够提高设计效率，优化设计步骤，保障设计的科学性。我国此项技术应用较晚，近些年逐渐开始在一些大型工程中使用。桥梁工程，具有复杂的结构以及庞大、繁琐的设计构建，工程地理环境复杂，并且具有各种耦合约束条件，而运用BIM技术，可以将这些复杂的关系简单化，能够对各种关系进行协调，因此受到了国内外学者的广泛关注。

1 项目概述

本工程是主城区市政工程要道，道路红线长为40m，双向6车道，设计车速为40km/h，两侧设有非机动车道和人行道，全程为0.84km。本工程桥梁引桥采用简支箱梁，跨径为25米。

2 市政道路设计中BIM技术的应用分析

设计阶段市政桥梁工程中引入BIM模型，其优势主要体现在工程量统计、碰撞检查以及三维可视化展示等三个方面[1]。

（1）工程量统计。构建BIM模型，快速生成各种工程量，并获得各项工程量清单。借助BIM技术构建的工程量清单以及二维CAD设计图纸的对比，能够快速并准确的检测出CAD图纸设计中存在的工程量统计问题。（2）碰撞检查。碰撞检查主要是借助BIM技术，对多个专业以及关联进行协调设计，它将原本独立的各项关系快速联系在一起，同时还能够对这些关系进行优化，根据实际需求不断优化和更新。在结构复杂的桥梁构建设计中，CAD图纸设计，要将不同的构架分别绘制在不同的设计图纸上。但是，设计中无法避免一些设计不周的情况，设计不周会导致一些管道碰撞、部件位置冲突等情况，另外，专业设计人员之间，由于沟通不善，也容易引发一些设计问题。碰撞检查能够快速检测这些问题，并优化传统CAD设计的不足。在本次研究的项目工程中，采用了Autodesk Revit链接管理与工作集，在建模、整合、碰撞检查等，大幅降低了设计不周导致的一系列失误，从而为桥梁施工提供了更加可靠的依据和支撑，降低了出现施工错误的几率。（3）三维可视化展示。桥梁结构中存在一些复杂构件，传统CAD图纸对这些复杂构件表述比较困难，这大大增加了施工方对图纸意图的理解难度，容易出现一些与施工设计不符的情况，进而增加不必要的成本投入，导致经济损失。另外，二维CAD设计图纸在设计信息表述上也不够完整，设计者的意图，基本无法完整的传递给施工单位以及运营管理部门。

而BIM模型的应用，设计者意图能够得到完整的传达，可以更加立体、直观、全面的展现设计成果，解决了传统设计方法表述不完整、不准确等问题，促使了设计方与施工方之间的良性沟通。设计成果的三维立体化展示，提高了项目的实用性，缩短了施工技术交底时间。

3 BIM技术在桥梁设计阶段的应用

3.1 BIM模型建立

在设计阶段，BIM技术的应用属于核心环节，本项目路桥上部结构主桥的跨度为5，属于上承式空腹拱桥，箱型截面，引桥为简支箱桥梁，并采用了相同高度的预应力混凝土连续梁结构，下部结构主桥墩采用了承台以及群桩基础，采用了承台桩基作为主引桥的基础。在本项目中，运用了Autodesk Revit对箱梁、柱式桥墩等进行了结构图构建，展示了其各项参数，以及参数化的结构族库，并实现了对二维CAD图纸转换为BIM模型，在此基础上，对工程量统计、碰撞检查以及三维可视化演示。

3.2 箱梁BIM参数化设计

箱形截面为闭口薄壁截面，抗扭刚性强，顶板、底板面积都比较大，其正负弯矩的承担能力性能强，并且施工中得到了广泛应用。截面形式由箱、室数量分为单箱单室、单箱多室、多箱单室和多箱多室；腹板构造包括直腹板、斜腹板两种。本文主要对单箱单室截面构造进行研究，对路桥箱梁参数化设计进行研究。

3.3 柱式桥墩

柱式桥墩根据桥宽布置不同，分为单柱、双柱和多柱式，上加盖梁伟墩帽，墩柱又以截面形式分为圆柱墩和矩形墩，柱式墩模型的创建可以分为盖梁模型和墩柱模型两部分来完成。在完成了盖梁与墩柱模型的构建之后，则对盖梁将要插入的族中设置参数。具体步骤如下[2]：

首先确定一个带盖梁柱子式墩的模型族，接着新建一个自适应公制常规型族，并在默认标高平面和两个竖直平面交点设置一个自适应点，同时设置盖梁顺桥向宽度约束参数为L。然后进行盖梁族与墩柱族插入，同时调整逻辑参数K，确定墩柱的位置。除了箱梁、柱式桥墩之外，同时构建了拱圈、承台、走道板等参数化结构族。最后，依据测量资料、地质信息等基本数据，借助构建参数化结构族库，按照从整体到局部、从零件到构建的顺序，进行定位，建立路桥BIM模型。

4 BIM模型应用

4.1 工程量统计

随着BIM模型的建立，各种构建的工程量可以很快生成，进而可以准确的得到各种构建的工程量清单。将BIM构建过程中生成的工程量清单与二维CAD设计图纸的构建清单对比，可以快速、精确地检测出基于二维CAD图纸设计中存在的工程量统计问题。

4.2 碰撞检查

碰撞检查是BIM技术实现多专业协同设计的重要特性，通过碰撞检查，可以实现各专业的关联协同设计，从而及时有效地联系在一起。基于BIM技术，可在设计中不断地更新与优化各个不同的专业。由于桥梁工程结构复杂、构建繁多的特点，在传统基于二维CAD图纸设计的过程中，不同的构件经常需要表示在不同的设计图纸上。因此，由于设计时考虑不周而引发的管道碰撞、部件位置冲突等现象经常发生，此外，不同专业设计人员间的沟通、协调也比较困难，导致设计质量很难得到保障。而碰撞检查可以很好地协同各专业设计，在设计过程中及时发现管道碰撞、部件位置冲突等现象，很好地解决了传统桥梁设计中基于二维CAD图纸合图分析难以发现设计中存在冲突的问题。本项目使用AutodeskRevit的工作集和链接管理，通过模型整合、碰撞检查，从而在很大程度上降低了由于设计时考虑不周而引发的一系列错误，降低了施工时出现错误的概率[3]。

4.3 三维可视化展示

部分结构复杂的特征构件部位，通过传统的二维CAD图纸很难表示清楚，在施工的过程中，施工方难以完整、准确地理解设计者的意图，导致设计与施工不符，造成不必要的损失。另一方面，基于二维CAD的设计图纸也很难将设计信息完整地表达出来，设计者的设计意图、设计信息通过二维CAD图纸很难完整地传递到施工单位及运营管理部门。

5 结语

在市政路桥工程设计阶段引入BIM技术，能够优化设计环节，通过构建BIM模型，对工程量统计、碰撞检查、三维可视化进行展示，效果十分显著。本文对其进行研究，旨在为日后类似桥梁设计BIM技术的应用提供一定参考和经验。虽然我国在BIM技术领域的研究和发展还处于初级阶段，执行标准还不够统一，但是其发展速度很快，日后的市场十分广阔。

参考文獻

[1]方俊.浅析BIM技术在市政道桥施工中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015，（13）：68.

[2]王义明.浅析BIM技术在市政道桥施工中的应用[J].工程技术：文摘版，2016，（7）：68.

[3]许艳林.BIM技术助推市政路桥设计新机遇[J].工业b，2016，（3）：206.