BIM技术在桥梁设计中的应用

来源：核心期刊咨询网时间：2020-07-10 10:3012

摘要：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

　　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

　　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。

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