摘要：为解决当前公路桥梁设计中存在的问题，本文对BIM技术在公路桥梁设计中的应用展开研究，分析了BIM技术的应用特点，从建立协同设计平台、比选桥梁方案、设计钢桥细节、可视化技术交底等方面，探讨BIM技术在公路桥梁设计中的应用，举例了近几年来的几项应用实例，从软件技术缺乏成熟、对硬件配置的要求较高、对专业人才的要求较高等角度，探讨BIM技术应用于公路桥梁设计面临的问题，以期为相关人员提供参考。

关键词：BIM技术;公路桥梁设计;问题

引言

BIM技术在信息时代的发展下应运而生，全称为建筑信息模型技术，是一种区别于我国传统CAD技术的多维信息集成技术，目前已经在公路工程等多种工程领域中得到了广泛的应用，可以借助BIM技术来完成对桥梁方案的比选、设计钢箱梁细节，非常值得推广应用。

1  BIM技术的应用特点分析

我国对BIM技术的研究与应用起步较晚，因此尚未实现对这一技术与公路桥梁工程的深度融合。BIM技术在公路桥梁工程中的应用特点如下：

1.1可视化特点

可视化特点是BIM技术最为突出的特点。在传统的工程建设中，对工程设计信息的传递通常需要借助二维图纸来实现，图纸中标注的图形、符号都具有各自的含义，常为施工人员的识图带来一定的困难，需要具有专业素质的技术人员，运用空间想象能力将其还原为三维图形，这就为工程施工带来了一定的不便。但在BIM技术出现之后，上述问题得到了显著的改善。具体而言，公路桥梁工程的设计人员可应用BIM技术将工程的设计信息直观、形象地展现为三维可视化模式，为施工人员理解工程设计意图带来多方位、多视角的助力，保障工程顺利、高质量地建设完成。

1.2可传递性特点

在公路桥梁工程建设中，应用BIM技术还能够实现对工程信息的及时传递，保证工程项目数据的正确性与时效性。例如，在需要修改工程设计的某一部分时，在传统工程设计模式下，设计人员需对多个图纸展开反复的修改，耗费较多的时间与精力，而在应用BIM技术后，在上述环节中，设计人员可直接应用电脑程序对项目内容实施自动修改，再借助BIM技术的可传递性特点，将修改部分传递给其它受影响的图元，这就显著提升了设计人员的工作效率，保证了工程项目数据的准确性。

1.3可优化性特点

在公路桥梁工程的设计、施工与运营环节中，受到多种因素的影响，对工程的设计可能会出现不得不更新、优化的情况，这时受到工程复杂程度的影响，工程的设计方、施工方等可能会在更新、优化意见上出现分歧，从而影响工程的顺利更新完成[1]。此时，运用BIM技术便可取得不错的效果，例如工作人员可运用BIM技术将工程在设计、施工、资金投入、管理等多个方面的信息搜集、整合起来，为参建方提供更为全面的工程方案，供其展开深入的交流与探讨，解决工程建设中存在的问题。此外，工作人员也可应用BIM技术分析工程原材料等信息，进一步优化公路桥梁工程，实现良好的建设效果。

1.4模拟性特点

工作人员可应用BIM技术完成对公路桥梁构件，在性能、时间与功能等方面的模拟，甚至可以应用BIM技术模拟公路桥梁建设完成后的实际场景，分析公路桥梁设计中存在的问题，进一步完善公路桥梁工程设计，这种模拟技术具有高度的准确性，能够大幅度提升工程设计人员的设计效率[2]。

2  BIM技术在公路桥梁设计中的应用分析

公路项目由于里程较长、沿线地形地貌变化较大等原因，公路桥梁设计常涉及到多种桥型的配合使用。一般主线桥多采用装配式小箱梁、T梁桥型方案，跨越河流、深谷时多采用连续刚构桥、斜拉桥或者悬索桥等桥型方案，涉及的技术要点繁多，给设计、施工带来不少困难。因此，借助BIM这一门先进技术，做好公路项目桥梁多种桥型的分析，精细化展示设计、施工中复杂节点，完成对多种桥型方案的比选、拟定具有重要的意义。

2.1 建立协同设计平台

应用先进的测量技术，例如无人机倾斜摄影、激光扫描技术等完成BIM模型基础数据，借助协同平台，建立相应的环境模型。

下图为协同设计平台的工作流程：

将数字化的路线设计数据上传到协同平台作为公路桥梁设计的基础数据。使用桥梁BIM设计软件，生成桥梁方案BIM模型，运用协同平台，完成桥梁BIM模型与环境模型的组装融合，最终生成大场景化的BIM模型。结合这一模型，对桥梁方案设计的可行性、合理性展开比对，做好对各种数据的衔接与处理[3]。在这种协同设计平台的支持下，各专业使用的基础数据源是唯一的，避免了因数据存在差异导致设计方案出现错误的情况;此外，对这种协同设计平台的应用，还能够实现对设计信息的有效传递，例如各专业设计人员可应用平台检查数字化设计成果，确认无误后再提交给下一阶段，为工程设计带来了许多的方便。

2.2 运用BIM技术，完成对桥梁方案的比选

为节约造价、方便施工，公路桥梁多采用标准跨径装配式桥梁方案，桥跨布置综合考虑地形地貌、填土高度及跨越物等情况进行布设。在传统的公路桥梁方案设计中，设计人员通常采用1：2000地形图、路线纵断面设计图进行桥跨布置，虽然能够保证设计质量，但因为直观性不足，易忽略部分细节导致桥型方案不尽合理。例如出现方案设计意图表现不明、桥梁构造物与被跨越物体的位置关系难以确认等多种问题，而BIM技术的应用能够有效地解决上述问题。

以某公路工程的设计为例。应用BIM技术，通过对常规桥梁孔径信息、跨越物信息、控制信息等的批量设置，快速生成了常规桥梁方案模型。將BIM的方案模型与地形模型组合在一起，对桥梁方案展开比选，完成对孔径布置、上下构选型、跨越情况的合理性验证，取得了良好的设计效果。

2.3运用BIM技术，加强对钢箱梁细节的设计

在公路桥梁设计中，常遇到需跨越通航河流、深谷及公路铁路等情况，这时常规跨径装配式桥梁难以满足跨越要求，需采用大跨径的刚构桥、斜拉桥、悬索桥等方案。在大跨径桥梁中，钢箱梁应用比较广泛。钢箱梁是由顶板、底板、腹板、横隔板、纵膈板、加劲肋等多个构件共同构成，这些构件会在工厂中节段制造完成，进而运到现场完成焊接安装，对工程设计与构件加工的精细化程度都做出了很高的要求。在传统的公路桥梁设计中，设计人员应用二维图纸，以节段划分的形式，通过对几个横断面图的展示，完成对钢箱梁结构的组成以及对加工方案的表达，但这也会造成一些问题，钢结构加工厂在拿到设计图时，通常需要对图纸进行进一步的深化设计，对于设计意图表述不清的地方，会联系设计单位多次修缮，这就延长了工程的工期，也带来了许多不必要的人力、物力浪费，因此工作人员应运用BIM技术完善这一设计环节。

以对某公路跨线桥的设计为例。工程采用了（44+70+36）钢箱梁，在设计阶段中，工作人员主要应用Tekla软件，设计钢箱梁的细节，再运用BIM技术将结构设计与三维设计结合起来，清晰地展现出钢箱梁中各构件的位置关系。工作人员还借助BIM技术的三维模型，完成了对各构件的预拼装，以及碰撞检测，及时发现设计中不合理的地方并予以修缮，生成直观的三维轴侧安装图供施工单位参考。构件加工也应用这一方法，实现了对设计数据与数控加工机床的对接，优化了下料信息，提升了构件生产的质量，减少了因設计单位、工厂生产、施工单位沟通协调不利带来的人力、物力浪费，缩短了工程的工期并节约了工程的造价。

2.4 运用BIM技术，完成对悬索桥节点的设计

在大跨径悬索桥设计中，钢桁架的应用较为常见，其主梁节点锚栓以及索鞍等部位，空间构造较为复杂，若工作人员应用二维图纸表达这一部分，通常会为施工人员造成许多误解，桥梁的设计意图难以准确地传达到施工阶段中，影响工程建设，而BIM技术的应用能够解决上述问题。

以对某公路大桥的设计为例。这一工程涉及对1000m双塔单跨钢桁架悬索桥的设计，工作人员运用了Tekla和Revit等软件，构建了钢桁架、索鞍等部位的细节模型，真实地表达出了桥梁的设计细节，让工程的设计阶段与施工阶段能够顺利地衔接到一起，保证了工程的施工质量。

2.5 运用BIM技术，完成可视化技术交底

工程的技术交底环节是设计单位与施工单位展开紧密沟通，共同探讨工程的设计意图以及相应施工要点的环节，对保证工程顺利、高质量建设完成具有重要的作用。但运用常规的二维手段表达工程的设计意图往往是存在缺陷的，容易为技术交底环节带来诸多的不便，导致施工出现问题，为桥梁工程的施工质量带来很大的隐患，而借助BIM技术能够解决上述问题。

工作人员可应用BIM技术模拟关键的施工工序，将工程的设计意图以三维可视化的方式展现出来，对于施工中应当严格注意的地方，可直接标示出来，以此实现对工程设计意图的准确表达。也可运用BIM技术制作针对施工组织设计以及施工作业指导书中关键步骤的演示动画，提供给施工单位，为技术交底环节带来更多的支持，保证工程施工的品质。同时对于工程涉及的关键施工工法，以及相关的施工工艺，可直接制作为技术交底库，为施工阶段以及后续其它类似工程项目的施工带来参考。

3  BIM技术应用于公路桥梁设计面临的问题

3.1 软件技术缺乏成熟

我国BIM技术发展起步较晚，因此在当前的公路桥梁工程中，设计人员应用的BIM软件仍以国外的软件为主，这些国外软件的开放性较大，与工程的相关规范标准的贴合程度不佳，应用效果不够理想。由此可见，对国外BIM软件的本土化工作迫在眉睫，相关工作者应结合我国的规范标准、设计习惯，做好对BIM技术相应功能的本土化处理以及二次开发，保证其能够被更好地应用到实际的工程建设中。同时，相关研发者也应做好对本土软件的研发工作，发掘我国在BIM技术发展方面的潜力，最终实现以本土化的软件，助力桥梁工程的设计与施工。

3.2 对硬件配置的要求较高

对公路桥梁工程的设计，本就需要用到大量的工程信息，除公路桥梁自身的信息以外，还包括公路沿线的地质情况、地形地貌以及其它自然、人文信息。因此，应用BIM技术在公路桥梁设计中生成的模型，体量也是较大的，在建模以及对相应信息的处理上，通常需要较好的硬件配置，如此才能够顺利完成对BIM技术的应用。

3.3 对专业人才的要求较高

公路桥梁工程建设对BIM技术的应用，涉及到设计、施工、运营管理等多个环节。在设计阶段的应用，就涉及到建立模型、信息传递等多个方面，对设计人员的专业素质提出了很高的要求。设计人员必须对项目各阶段的相关信息具有充分的了解，同时还能够运用BIM技术将这些信息直观地表达出来。由此可见，对BIM技术的应用，对专业人才的要求是较高的，而当前在这一方面的专业人才还是比较稀缺，也影响了对这一技术的应用效果。

4 结束语

综上所述，在公路桥梁设计中应用BIM技术，能够为设计人员带来诸多的帮助，提升工程设计的可行性，促进工程设计阶段与其它阶段的有力衔接。此外，应用这项技术在一定程度上还能够实现对工程造价的节约，提升工程的经济效益。因此，相关工作人员应做好对BIM技术的研究与学习，尽可能将其全面引入到公路桥梁设计中，从而促进公路工程事业的进一步发展。

参考文献：

[1]兰桂芳.计算机技术在公路桥梁工程施工中的应用[J].交通世界，2021（10）：3-4.

[2]马汝杰.BIM技术在改扩建公路桥梁勘察设计中的应用研究[J].公路，2021，66（03）：85-89.

[3]王建.公路桥梁设计中BIM技术的运用分析[J].黑龙江交通科技，2021，44（01）：246-247.

作者简介：张俊生（1973-），男，汉族，辽宁锦州人，硕士，高级工程师，从事公路桥梁设计工作