基于BIM技术的桥梁工程设计与施工优化分析

2020-02-16马进文

江西建材 2020年11期

马进文

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BIM全称“Building Information Modeling”，即建筑信息模型。该技术以数字化的三维模型为核心，可实现建筑工程中建筑物几何信息、现场状态信息、施工运动行为信息等一系列重要信息的立体化、动态化呈现。将BIM 技术运用到建筑工程的建设体系中，对相关实践活动具有颠覆性的变革改善作用。据此，我们有必要对基于BIM 的桥梁工程设计与施工优化展开探究讨论。

1 基于BIM 技术的桥梁工程设计优化

1.1 桥梁工程设计成图形式的优化

在传统时期，受到技术条件与工作理念的限制，桥梁工程设计人员通常会采取人工化、平面化的图纸绘制与图纸检验方式。这样一来，一方面使得设计人员在获取充足的工程数据后，还需要进行繁复、大量的数据整理与手工绘图工作，进而形成大量的时间、人力与材料成本消耗。同时，若设计人员在绘图、检验时处于疲劳或存在疏忽，还可能导致图纸偏误的情况出现，继而降低设计图纸的可靠性与价值性。另一方面，由手工或CAD 绘制的平面图纸很难直观体现空间感，相关人员在绘图、用图时，需要立足专业素养进行空间想象，很难对桥梁工程的几何形态、三维结构形成清晰认知。

在运用BIM 技术进行设计优化后，上述传统问题可得到有效解决。在BIM 软件平台当中，会形成有多个“族”，即桥梁建筑物的常见结构部位。同时，在公共网络的支持下，还会有其他设计人员将自己制作的族共享到平台当中。基于此，相关人员将桥梁工程的各项数据输入到BIM 软件平台当中，数据便会在多个族的作用下进行协同配置，从而生成三维立体的桥梁建筑物与施工现场模型。例如，在设计某高低塔单锁面混凝土斜拉桥时，设计人员即可选择该类型的族模块作为建模成图基础，并将“高塔塔柱：全高185m，斜拉索共29 副”、“低塔塔柱：全高121m，斜拉索14 副”、“引桥：东引桥全长277m，西引桥全长1033m”等数据输入到相应栏目中，即可实现桥梁模型的自动化构筑与可视化呈现。

1.2 桥梁工程设计方案调整的优化

在BIM 技术的应用背景下，桥梁工程设计人员可直接对已生成的三维模型进行形态检验、冲突排查，并通过数据修改、图块编辑等方式，进行设计成果的直接调整。例如，设计人员可将已设计完成的桥梁工程土建模型与安装模型同步提交、导入到BIM 软件平台当中，并启用平台的碰撞检查模块，对同一工程背景下两类专业模型的匹配情况进行排查检验。在模块运行完成后，碰撞检查的结果会自动输出到可视化界面上，并提供出具体细致的报告文本，其内容包括碰撞点总数、硬碰撞点数量、间隙碰撞数量以及碰撞部分的具体点位、图纸编号、处理建议等。在此基础上，设计人员即可根据碰撞检查报告对三维模型的相关参数、结构进行优化调整。其后，对于调整后的三维模型，重复进行碰撞检查与优化调整，直至无碰撞情况存在，即代表图纸方案达到最优状态，不会在桥梁工程的建设过程中出现土建施工与安装施工相冲突的问题［1］。

1.3 桥梁工程设计功能拓展的优化

在传统的“2D 时代”当中，桥梁工程设计图纸的信息体系由点、线、面、数等平面元素构成，因此在使用功能上存在较大限制，无法实现工程信息的深层次、多元化解释与利用。而在步入依托BIM 技术的“3D 时代”后，桥梁工程设计图纸可表现出突破性的功能拓展。例如，可将BIM 技术与快速成型技术结合起来，把计算机系统中的桥梁建筑模型打印塑造到现实环境当中，从而帮助相关人员更加直观地对工程效果进行预测与评价。再如，BIM 软件平台中的三维模型与数据信息既能被计算机系统直接读取，也能保存、上传到数据库当中。所以，相关人员在设计完成桥梁工程的基本模型图纸后，可运用未来表格、预算通等辅助工具，进行工程量的计算分析，从而为工程设计经济性的进一步强化、工程成本的精准预算提供有力依据。

2 基于BIM 技术的桥梁工程设计优化

2.1 桥梁工程施工活动模拟的优化

桥梁工程具有环节多样、环境复杂、工期较长等特点，因此势必会在实际施工中面临多种风险问题。对此，通过BIM技术进行施工活动的预先模拟，可显著强化施工风险的规避与应对能力，为桥梁工程建设实践的安全施工、高效施工提供保障。例如，相关人员可依托BIM 软件平台与可穿戴设备，进入到虚拟漫游模块构建出的信息化情境当中，从而沉浸式、直观化地对施工环境的整体状态、现场管理的视野死角、施工现场的高风险区域等进行充分感知，并制定出有效的事故应急预案、安全教育方案与施工管理策略。再如，相关人员可在三维模型的基础上，启用BIM 软件平台的时间变化模块，以此模拟出动态推进的施工活动变化周期，从而对不同施工强度、施工效率下施工进度的实际情况进行考量，由此规划出最佳的施工进度分配方案，为桥梁工程的按时保质完成夯实基础。

2.2 桥梁工程施工过程管理的优化

与传统中平面化、固定化的图纸方案不同，BIM 技术下的数字化模型图纸、信息化施工方案是可控制、可流动的。在桥梁工程的建设实践中，相关人员可依托各类传感装置对BIM 软件平台进行现场情况的实施反馈，从而充分发挥出工程模型对材料进场路线规划、施工人员现场调度、施工工序动态调整等方面的支持作用。此外，相关人员还可在工程模型中标记出高风险区域，并将配备有传感装置的安全帽发放给一线施工人员。这样一来，一旦有人员进入到高风险区域当中，工程模型或安全帽便会出发告警机制，从而有力保障桥梁工程施工活动的安全化、稳定化运行。