刘超超

（中土集团福州勘察设计研究院有限公司，福州 350000）

1 BIM技术在公路桥梁设计中的应用优势

1.1 BIM模型具备可视性特征

BIM 建筑信息模型能够将公路桥梁的建筑信息进行整合，并且转化为一种3D 可视化的模型，便于设计人员更加清晰地观察桥梁结构的细节，及时发现问题并进行优化设计，使其在公路桥梁设计中得到广泛应用[1]。

1.2 BIM设计具有协调性特征

在一般的桥梁项目设计中，BIM 技术能够直接将桥墩、桥台及支座等结构运用可视化模型进行不同的搭配，设计人员可以通过模型软件计算其位置、尺寸、施工面积等是否违反相关规范要求，然后将各结构的施工设计参数调整到合适范围内。例如，在某旧桥改造项目中，设计人员首先采用BIM 技术建立旧桥基础模型，为了设计出能够衔接旧桥的新桥设计方案，设计人员在模型工具中对不同规格的桥面铺装、桥梁等结构的设计值进行适配，部分数据见表1。在得出最佳新桥改造方案后，施工人员对BIM 模型中的各项参数进行验算，保障了后续新桥施工结构与原旧桥结构的协调性。

表1 BIM技术下的桥梁参数设计

1.3 BIM视图具有模拟性特征

相较于常规的平面设计工具，BIM 建筑信息视图工具的使用性能更加强大。设计人员可以根据BIM 视图工具模拟建筑结构会受到的压力、力荷载以及各支撑点受到的压力和拉力等数据。这些数据可作为桥梁设计的重要依据[2]。例如，某单位已针确定了某小跨径桥梁的施工参数，但无法确定施工后桥梁桥面的实际抗压强度。对此，设计人员通过采用BIM 视图工具下的有限元分析算法（FEA），将该桥梁的结构分散为有限数量的小单元，然后将各个小单元的结构应力、变形及稳定性系数等进行整合，计算得出该桥梁施工后的轴心抗压强度为26.8 MPa。在后续的施工中，计算得出桥面混凝土轴心抗压强度为26.796 MPa。由此可知，BIM 技术在施工模拟方面的准确度较高，能够用于现阶段的桥梁及公路施工设计。

2 BIM技术在公路桥梁设计中的应用

2.1 公路桥梁布局设计

BIM 技术能够用于公路桥梁的平面、立面等布局设计，帮助设计人员有效调整桥梁结构、尺寸、占地比例等设计信息，以此保障公路桥梁设计的合理性。例如，通过使用BIM 技术中的D-vary 插件，施工人员可模拟桥梁的建筑模型，并且由插件计算桥梁拱、板、梁的自重，再根据自重确定桥梁桩基的数量、规格、打桩位置，这样不仅能为桩基的布局设计提高完善的数据依据，还能确保设计的桩基能够适应桥梁的承载需求，提高桥梁工程建设质量。

2.2 碰撞检测

在施工设计阶段，由于设计人员无法预估设计后的工程设施结构是否存在碰撞问题，使得设计阶段需要花费大量的时间研究公路及桥梁设施的内部结构，以防止结构出现碰撞现象。然而，在现代化公路桥梁施工设计中，设计人员可以采用BIM 技术进行碰撞试验，通过软件中的检查结果反馈，可以得出施工模型中的各个结构是否存在设计上的冲突。例如，在某高速公路桥梁设计中，设计人员采用Revit 当中附带的碰撞检测插件对设计后的桥梁结构进行碰撞检测，检测结果如图1 所示。

图1 基于BIM技术的碰撞检测结果分析

依据碰撞检测结果提示，设计人员根据施工需求重新调整结构设计，并通过反复的模型碰撞检测，将实际施工中的结构碰撞问题发生率降到最低，从而保证了公路桥梁设计方案的合理性。

2.3 结构性能验算

在桥梁设计中应用BIM 相关软件的算法库功能，设计人员可以对桥梁结构的各项性能进行检验，以此分析方案的可行性。例如，某公路桥梁的设计方案中，设计人员无法确定选择的混凝土材料强度是否符合该路段的交通量需求，因此，设计人员可通过利用BIM 技术中的Navisworks 软件测算不同路段所需的混凝土强度值。其中，采用该模型软件中的换算插件CRE 换算库的多元化换算功能获取了混凝土高径比的换算系数。该插件的换算算法为：

通过对各个路段所需的混凝土强度值进行换算，设计人员得出混凝土高径比换算系数（见表2），这对于保障后续施工合理性具有重要作用。

表2 高径比换算系数结果

3 BIM技术在公路桥梁设计中应用的建议

3.1 保障BIM模型与方案设计的同步性

BIM 模型的建立以设计方案为依据，BIM 模型数据最终也应回归设计方案。为了保证BIM 模型中数据的真实性与准确性，设计人员必须时刻确保模型数据与设计方案数据的一致性，以此规避设计方案中的数据误差。在公路桥梁的施工设计中，设计人员可以分别从基础参数、布局参数、材料参数、力学检验参数等出发，有目的地调整方案，并根据方案内容改进BIM 建筑信息模型的设计参数（见表3）。

表3 BIM模型下的桥梁设计参数

3.2 坚持模型设计与查验统一的原则

在建立可视化模型的过程中，设计人员必须对模型各结构的组成进行严格把关，防止在完成全盘设计后出现突发的设计问题，使模型修改出现牵一发而动全身的现象。在建立模型的过程中，可以组织一部分设计人员负责施工建模，另一部分设计人员负责对模型进行评估。例如，在模型设计的每一阶段中，安排部分设计人员利用Revit 对已设计完成的模型进行碰撞检测，对模型结构质量可持续性进行评估，对施工布局进行光照分析等，以实现设计与查验的一体化。

3.3 打造专业的BIM技术应用团队

为了充分发挥BIM 技术在公路桥梁设计中的应用优势，施工单位必须打造一批专业的技术团队，以充分应用BIM 技术进行辅助设计。BIM 技术应用团队中，专业人员应能够从事设计运营、设计管理以及设计分析三大工作领域（见图2）。根据BIM 技术下的所有核心技术软件，设计单位应在各个领域配置相应的专业型人才，保证将BIM 技术运用到各个专业的设计当中。

图2 BIM技术团队人员组成

4 结语

综上所述，BIM 技术在如今的公路桥梁设计及施工中有显著的应用价值，利用BIM 技术的可视化、协调性以及模拟性等优势，能够最大限度地保障公路桥梁方案设计的合理性。因此，在推进公路桥梁工程建设与发展方面，需灵活使用BIM技术进行辅助设计，把控施工设计细节、完善施工要素，以保证公路桥梁工程设计方案的可行性与适配性，为公路桥梁施工提供可靠的技术保障。