摘要：桥梁工程有助于提高我国经济发展，近年来，我国桥梁建设工程不断增多，造型独特、复杂的桥梁工程不断呈现，于是增强了桥梁工程的建设的难度。桥梁设计属于桥梁建设周期中的重要阶段，也是其基础阶段，直接影响着桥梁的安全性和耐久性。BIM技术在建筑行业中应用广泛，其功能强大，将BIM技术应用到桥梁设计中具有较好的实际效果。文章首先对BIM技术的优势进行分析，发现BIM技术有助于提高桥梁设计的效率和成本。然后再分析了BIM技术在桥梁设计中的具体应用，分别为快速参数化建模、桥梁模型计算、二维图纸的输出和工程量的统计。通过应用BIM技术，桥梁设计将会更加便捷，能够提高设计效果。

关键词：BIM技术;桥梁设计;应用

中图分类号：U442.5

文献标识码：A

文章编号：1001-5922（2020）06-0179-05

随着我国经济建设的快速发展，大型桥梁的建设越来越多，比如港珠澳大桥、各种长江大桥等，这些桥梁的建设会非常复杂，因其跨度大和造型独特，采用传统的方式对其进行设计是相相当困难[1]。因为大型桥梁在设计过程中不仅要能满足精细化和复杂化的构件需求，还要能够与地理环境相符合[2]。传统的桥梁设计中主要使用二维图纸进行呈现，对于相当复杂的桥梁来讲，比如其存在弯曲扭转形状，采用二维平面图是很难表达出其实际的效果，其构件在空间上的位置也难以表述，总体来讲传统使用二维平面图进行表达的方式不直观、不精确，难以发现设计图纸的实质问题[3]。在旋工过程中就会存在很多问题，从而造成工程质量出现问题。然而BIM技术随之不断发展，各种功能不断强化，具有计算稳定和精确的效果，将其运用到桥梁设计中能够发挥重要作用，从而没计出更加稳定、安全的桥梁模型，能够保障桥梁的稳定陛和耐久性[4]。于是本文将研究BIM技术桥梁设计中应用。

1 BIM技术的简介

1.1 BIM技术的概念

BIM技术一共有3个分支，分别为建筑信息模型、建筑信息制作和建筑信息化管理[5]。所以BIM技术具有强大的功能，能够在建筑行业中发挥重要作用，能够对建筑信息进行收集，然后对重要信息进行利用和整合，能够对建筑工程的信息进行仿真，构建三维建筑模型，使得建筑更加真实和具体，从而获得更好的管理和检测，提高建筑的建设质量[6]。

1.2 BIM技术的优势

BIM技术在桥梁工程同样发挥重要作用。在对桥梁进行设计的初期，设计人员通过使用BIM技术能够提前发现桥梁工程中的缺陷，从而可以提前发现问题解决问题，可以降低施工成本，加快建设效率，还能够减少资源的浪费。由于我国的地理原因，桥梁工程较多.设计人员在桥梁设计过程中，通过使用BIM技术，能够设计出更好的桥梁工程模型，并对其进行不断的优化，保障了桥梁工程的建设质量[7]。

随着BIM技术的不断发展，先进的BIM技术在桥梁设计过程中能够实现可视化，该功能有助于设计人员对桥梁内部构造进行详细了解，有利于在施工阶段时的方案制定，从而大幅度减低建设周期，降低施工成本。另外，在桥梁设计中使用BIM技术，还能够对工程中的各项成本进行判断，并且控制成本，使之在保证质量的情况下尽量使得成本最低。BIM技术的优势较多，通过其在桥梁中的应用，可以总结出其优势主要有6个方面，如图1所示。

2 BIM技术在桥梁设计阶段中的应用

图2为桥梁工程建设的整个过程，其中一共包含5个阶段，其中设计阶段是整个过程中基础性关键环节，是直接决定整个工程质量和成本的关键，并且也是使用BIM技术最为广泛的阶段。

设计师在对桥梁进行设计时，不仅需要考虑到桥梁自身的质量和成本，还需要考虑到桥梁是否具有实用性和外观是否与周围景观保持一致，所以设计师在桥梁设计时会相当复杂，尤其是使用传统的设计方式，通过使用CAD绘制二维图纸，使用有限元软件进行检测，从而改进设计图纸，并且改正的方式比较繁琐。通过使用BIM技术之后，由于其具有可视化、可出图性、参数化、优化性和模拟行等特征，设计师不仅可以更加快速的建立完三维模型，还能够对不同的构件进行验算，将出现问题的地方快速修改，另外还能够根据三维模型进行二维平面的出图[8]。所以，在桥梁设计阶段，使用BIM技术不仅能够加快设计速度，还有助于提高设计的质量。于是文章将从以下4个方面分析BIM技术在桥梁设计阶段中的应用。

2.1 快速参数化建模

在橋梁设计过程中，需要进行三维建模，通过使用BIM技术中的快速参数化建模能够更加快速建成桥梁的三维模型。在使用该功能之前，需要根据桥梁局部参数化构件还有其骨架线参数。在应用BIM技术时，会使用“骨架”加上“模板”的方式建立桥梁的三维模型。对模型进行修改时采用的形式就是“搭积木”，对于三维模型中同一类的构件，则可以进行创建一个通用模板，对构件进行修改就只需要通过通用模板修改相关尺寸和属性即可。图3即为使用BIM技术的桩基础钢筋的参数化构件，图中左侧即为菜单栏，在对桩基础钢筋进行修改时，需要根据相关参数在菜单栏中直接设置，该方式相比于传统的调整方式更加快捷、简单。

由于桥梁设计需要与地理位置相适应，但是地理位置存在差异性，所以每座桥梁在局部构件之间会会存在一定的差异性，所以就很难有一样的局部参数化构件。当局部构件存在差异性时，设计师需要手动绘制桥梁构件，使之能够满足参数化建模的要求。当前，为了能够简化设计过程，某些设计单位会设计一个参数化构件存储库，能够存储大量的构件，对于一般简单桥梁的参数化构件都能够在存储库中找到，能够完成简单的桥梁三维建模。另外，有些桥梁相当复杂，某些构建在存储库中找不到时需要已经存在构件进行修改之后再将其运用到桥梁设计中。

2.2 桥梁模型计算

在桥梁设计过程中，还要考虑到桥梁的整体稳定性和强度是否符合规定等，还需要检测构件是否满足要求。然而当前有限元分析软件和BIM建模软件之间还不能进行信息传递和互导，就不方便分析桥梁整体结构，即使BIM技术中包含一些有限元分析功能，但是其功能在分析整体结构时效果不是很好，与MidasCivil软件相比，BIM中的有限元分析功能非常差，并且也缺乏桥梁相关的技术支持。

对于验算桥梁的局部构件，可以通过使用之前的桥梁三维模型和BIM技术中的有限元法分析软件。比如，在桥梁设计过程中，首先会建立三维模型，然后对需要验算的构件使用切割功能进行局部切割，将切割构件导人到CATIA软件中的某个模块，然后进行有限元分析。图4即为通过使用BIM技术的有限元分析对桥梁局部构件进行验算的过程。

2.3 二维图纸的输出

当前，使用BIM技术设计桥梁工程已成为一种发展趋势，但是我国在设计阶段的交付过程中然是以二维平面图为主，但是随着桥梁造型的复杂性，使用二维平面图不利桥梁的施工，另外当需要进行修改时，使用二维平面图的修改过程会比较复杂，从而降低了工作效率。随着BIM技术的不断发展和跟新，在设计桥梁的三维模型之后，可以将其三维模型进行二维平面的出图，从而能够符合当前我国已二维平面图为主的需求，当设计图出现问题需要进行修改时，也可以直接通过BIM技术进行修改，将修改的结果可以进行二维平面的出图，从而提高修改和设计效率。

随着BIM技术的快速发展和桥梁工程设计要求的不断提高，三维模型将会取代当前我国主要使用的二维平面图进行施工。因为建设过程中桥梁属于一个立体，二维平面图只能了解其平面效果，通过使用三维模型，能够给人更加具体的直观感受，有利于施工过程中工人对构件位置的准确掌握，并且当前我国已有相应的成功案例，在特大桥的设计中使用BIM技术，使用三维模型进行施工，如渝黔铁路新白沙沱长江特大桥，如图5所示，还有北盘江特大桥，该桥属于大跨度混凝土拱桥，如图6所示。

2.4 工程量的统计

在桥梁设计阶段对其进行工程量计算，采用传统的方式是经过二维平面图的点线面的计算，然后利用Excel表格或者人工手动的方式进行计算，采用这种方式对于比较规则的桥梁计算能够保证其精确度，但是随着桥梁复杂性不断提高，其结构并不规则，如图7所示的异型钢桥塔，如果还是采用传统的计算方式不仅误差较大，只能计算近似值，还会花费大量的精力和时间。如果需要对设计方案进行修改，那么之前计算好的相关工程量就得重新进行计算。所以采用传统的计算方式将会浪费掉设计人员非常多的时间和精力，而且还不能得到桥梁工程的精确工程量。

使用BIM技术，可以改善传统方式的所有缺陷。通过使用BIM技术建立桥梁三维模型之后，然后直接选择桥梁构件需要使用到的材料，BIM技术中有自动测量功能，能够对桥梁的工程量进行准确测量，对于复杂的桥梁工程都可以较为迅速的计算，另外，相比于传统的计算方式，此计算方式能够提高计算的准确度，较大范围的降低误差，另外，还能够节约设计人员的精力和时间。如图8所示的桥梁空间异构型桥塔，采用传统的人工方式，是很难精确计算桥塔分段部分的用钢量，只能将弯妞部分简化成方便计算的形式，然后再对其进行计算，这样得到的结果也只能是大概值，桥粱工程的整体工程量就会存在相当大的误差，但是BIM技术中的CATIA软件，可以对弯妞部分进行直接的精准测量，能够对桥梁的任何部分进行长度计算、面积计算和体积计算，能够精确的测量出钢筋用量。得到桥梁工程量的精准计算，为工程建设提供了强大的数据支持，还有助于工程质量和成本的控制。

3 结语

综上所述，BIM技术功能强大，将其运用于桥梁设计中能够提高设计的效率和效果。通过使用三维建模，有利于桥梁结构的直观性，更有助于后期施工的质量保障;通过使用快速参数化建模，能够提高桥梁设计的建设效率;通过使用测量技术，能够对复杂桥梁进行工程量计算，并且计算快速、结果精确;通过使用二维图纸的输出，能够满足当前我国主要使用二维平面图进行表达的方式，当设计存在问题时，还能够简化修改程序。总之，BIM技术应用于桥梁设计中具有非常多的优势。今后，随着BIM技术不断优化和强化，有助于提高桥梁设计的完美性，更有利于提高桥梁工程的质量和安全性。

参考文献

[1]苏权科，谢红兵.港珠澳大桥钢结构桥梁建设综述[J].中国公路学报，2016，29（12）：1-9.

[2]洪骏飞.BIM技术在大型桥梁工程项目管理中的应用研究[D].广州：广东工业大学，2016.

[3]王月华.三维可视化桥梁钻孔桩基础及盖梁绘图CAD系统的开发研究[D].南京：东南大学，2005.

[4]卢飞，任有峰，李永华，三维CATIA软件在桥梁工程设计中的应用[J].西北水电，2014（04）：100-103+110.

[5]张力元.BIM技术在工程项目施工阶段成本控制的应用与研究[D].长春：长春工程學院，2020.

[6]郝飞翔，基于BIM的项目设计阶段进度协同管理应用研究[D].济南：山东大学，2019.

[7]徐文，杨万里.BIM技术在装配式桥梁工程中的作用研究与探讨[J].工程建设与设计，2020（03）：153-154+157.

[8]管斌君，詹小平，基于BIM技术的建筑设计教学实践探讨[J].宁波广播电视大学学报，2016，14（04）：124-127.

作者简介：刘怀亮（1986-），男，汉族，甘肃武威人，大学本科，中级工程师，研究方向：桥梁工程。