橋梁工程設(shè)計BIM技術(shù)的應(yīng)用
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[摘要]針對BIM技術(shù)橋梁工程設(shè)計方面的應(yīng)用，做了簡單的論述，總結(jié)了技術(shù)應(yīng)用的效果和注意要點。從設(shè)計實踐來說，bim技術(shù)憑借自身強大的技術(shù)優(yōu)勢，在實際應(yīng)用中，發(fā)揮著優(yōu)化設(shè)計方案、提升設(shè)計成果質(zhì)量的作用，具有推廣應(yīng)用價值。
[關(guān)鍵詞]橋梁工程；設(shè)計；BIM技術(shù)
近年來，建筑行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出新特點，以工程設(shè)計為例，設(shè)計的高效性更強，得益于新設(shè)計手段的支撐。在橋梁工程設(shè)計中，BIM技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，能適用于山區(qū)公路和高速鐵路等，其價值體現(xiàn)于在工程建設(shè)全生命周期實現(xiàn)各方信息交流，根據(jù)需求利用，BIM技術(shù)提高設(shè)計、施工和運維管理效率與質(zhì)量?，F(xiàn)結(jié)合工程實踐，分析BIM技術(shù)的具體應(yīng)用。
1橋梁工程設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用形式
開展設(shè)計作業(yè)時，基于工程基本參數(shù)，創(chuàng)建橋梁模型，利用三維渲染工具，開展真實場景的渲染，同時能夠制作三維動漫，將橋梁和周圍環(huán)境之間的關(guān)系，以三維形式展現(xiàn)出來，強化了設(shè)計人員對設(shè)計理念的深度理解。利用BIM模型，模擬真實的橋梁三維動漫，能夠使得設(shè)計內(nèi)容更加生動形象，豐富了涵蓋的內(nèi)容。在優(yōu)化設(shè)計階段，利用BIM模型，進行碰撞檢測和糾正，生成優(yōu)化后的方案，并且輸出圖紙。橋梁架構(gòu)的立體關(guān)系相對復(fù)雜，利用傳統(tǒng)的CAD設(shè)計方法，常見管道碰撞和構(gòu)件位置沖突等各類問題，參與設(shè)計的人員溝通不暢，影響著設(shè)計方案的質(zhì)量。而BIM技術(shù)的應(yīng)用，利用自身的碰撞檢測等功能，有效的彌補了傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足。
2橋梁工程設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
2.1協(xié)同設(shè)計
橋梁工程建設(shè)中，參與的單位較多，傳統(tǒng)施工模式下，多家單位由于協(xié)同溝通不暢，影響著工程施工作業(yè)，常見各類質(zhì)量問題和安全問題等。利用BIM技術(shù)，進行工程設(shè)計，能夠在設(shè)計階段，促使施工單位和設(shè)計單位等多家單位的協(xié)同參與，將施工可能出現(xiàn)的問題提前解決，形成高質(zhì)量的設(shè)計方案。在橋梁工程施工作業(yè)中，各家單位可以調(diào)用BIM模型內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)生產(chǎn)協(xié)同，提高作業(yè)的質(zhì)量和效率。
2.2助力設(shè)計成果轉(zhuǎn)化
橋梁工程施工作業(yè)，部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件較為復(fù)雜，例如橋墩預(yù)埋件，不僅種類多，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了橋墩施工作業(yè)的難度。應(yīng)用BIM技術(shù)，借助三維模型，生成三維圖紙或者動畫，直觀展示橋墩構(gòu)件情況，實現(xiàn)了施工前的問題預(yù)判，通過及時優(yōu)化施工方案，進行三維技術(shù)交底，使得施工人員全面領(lǐng)悟設(shè)計意圖，助力設(shè)計成果轉(zhuǎn)化。
3橋梁工程設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用實例
3.1案例概述
以某橋梁工程為例，主橋部分設(shè)計為高低塔單索面混凝土斜拉橋，總長度為645m，跨徑最大值為330m。具體情況如下：1）高塔塔柱高度為178.2m，總計29對斜拉索；2）低塔塔柱的高度為121.8m，總計15對斜拉索。西引橋總長度為1019.5m；東引橋總長度為263.5m。此橋梁設(shè)計，采用了BIM技術(shù)，獲得了不錯的成效。現(xiàn)結(jié)合此工程實踐，分析BIM技術(shù)的具體應(yīng)用以及優(yōu)勢展現(xiàn)。
3.2方案確定
從此橋梁工程實際來說，橋梁上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，涉及到的支承以及懸臂施工體系較為復(fù)雜。0號節(jié)段的長度是25m，寬度為32.5m，區(qū)域內(nèi)部沒有斜拉索設(shè)計，除了塔身支撐部位，縱橋向形成了約13m的大懸臂結(jié)構(gòu)；從橫橋向來說，懸臂約16m；混凝土方量較大，約1150m3。此次的方案設(shè)計，面臨的主要難題為雙向大懸臂結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換為上部結(jié)構(gòu)。目前，0號節(jié)段施工作業(yè)，主要采取的方案如下：1）方案1，落地支架現(xiàn)澆；2）方案2，托架現(xiàn)澆。將兩個施工設(shè)計，全部導(dǎo)入大橋柱墩BIM模型，開展對比分析，明確兩個方案的都具有一定的難度，綜合經(jīng)濟性分析，生成方案3，將0號節(jié)段縱橋向，采取2次澆筑的方式施工。在第一次澆筑作業(yè)時，采取托架澆筑方式，長度約為11.2m，進而減少托架部分的工程量，降低工程設(shè)計難度。在第二次作業(yè)時，借助掛籃，對剩余的6.9m階段，開展對稱懸臂施工作業(yè)。方案3不僅降低了設(shè)計難度，增強了技術(shù)的可行性，而且實現(xiàn)了施工成本的合理把控。
3.3施工設(shè)計
按照所選的施工方案，進行精細化施工設(shè)計。單幅掛籃中的支點到后錨固定點的距離約10m，對比施工方案了解到首次澆筑所形成的0號節(jié)段，其長度為11.2m，若想實現(xiàn)2幅大噸位掛籃，存在著極大的難度，需臨時組拼掛籃，當后續(xù)節(jié)段施工完成后，長度達到設(shè)計要求后，再分離2幅掛籃。考慮到高空作業(yè)的安全性問題，盡量減少高空作業(yè)，保證焊接作業(yè)一次性完成，因此決定在橫橋向，采取錯位布置的方式，布置左右2幅掛籃，間距控制為0.75m，避開主縱梁重疊部位。主橋單索面寬箱梁設(shè)計增加了掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，為有效把控支反力，決定使用前后支點相互結(jié)合的掛籃體系。在作業(yè)時，很多的錨固和吊掛等，都需預(yù)設(shè)孔洞，并且避免主梁結(jié)構(gòu)上復(fù)雜的預(yù)應(yīng)力布置增加設(shè)計難度。在設(shè)計時，為保證預(yù)留孔洞能夠達到節(jié)段預(yù)應(yīng)力的布置基本要求，將類型不同階段的預(yù)應(yīng)力布置，同主梁階段的進行對比分析，利用BIM軟件，構(gòu)建主梁階段和掛籃以及預(yù)應(yīng)力，借助系統(tǒng)的碰撞檢測功能，開展碰撞檢測分析。依據(jù)檢測報告，對存在沖突的構(gòu)件，進行優(yōu)化調(diào)整，確保工程設(shè)計的質(zhì)量[1]。
3.4響應(yīng)設(shè)計變更
設(shè)計是施工的指導(dǎo)依據(jù)，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要站在施工角度進行分析。橋梁施工設(shè)計量很大，尤其是托架和掛籃等，若橋型結(jié)構(gòu)上各個尺寸發(fā)生變化，都會影響橋梁工程施工的進度和成本。在作業(yè)時，極易發(fā)生設(shè)計變更。為有效把控上述風險，在設(shè)計初期，將各類影響橋梁施工設(shè)計的參數(shù)，利用BIM進行監(jiān)視。若發(fā)生設(shè)計變更，加載經(jīng)過變更后的橋梁BIM模型，利用警告信息，能夠核查預(yù)警參數(shù)，分析其對設(shè)計的影響，最大程度上避免審圖不及時或者人為因素造成的漏查。
4結(jié)語
綜上所述，借助BIM技術(shù)，開展橋梁工程設(shè)計，能夠保證施工作業(yè)的質(zhì)量和進度。在前期設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計的各個階段，利用BIM模型，有效的保障了設(shè)計方案的科學(xué)合理性。
參考文獻
[1]吳繼峰,劉志麗,杜戰(zhàn)軍.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計階段的應(yīng)用[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2017,13(10):202-203.
作者：宮世梁 單位：中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司
