基于BIM的橋梁設計及施工優化問題研究

馬冬

摘要：在工程建筑中，橋梁占有相當重要的地位，它也是人文景觀的重要體現，橋梁工程可以更好地舒緩城市交通，凸顯出城市的人文水平以及經濟水準。本文針對橋梁工程設計特點進行分析，包括結構組成相對復雜、預制結構體積較大、施工環境相對復雜等，結合基于BIM的橋梁工程優化設計，通過研究工序優化、進度優化、管理優化等措施，目的在于提高橋梁工程施工質量，延長橋梁工程的使用壽命。

關鍵詞：BIM;橋梁;設計;優化

1 BIM技術基本概述

BIM技術又稱為建筑信息模型技術，是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具。通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行以及管理方面為建設單位在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。BIM技術最早從歐美國家傳到中國，是一種共享的知識資源，在我國不同領域有著特定的發展空間，在橋梁工程中的應用更是前景廣闊。該項技術能夠在橋梁工程所有的步驟中進行，有效地推動工程信息的使用和數據共享，同時還能夠達到信息同步。其可視性特點以及模型信息的完備性應用于橋梁設計中，對推動我國橋梁工程設計及優化施工有著重要的意義^[1]。

2橋梁工程的設計特點

2.1施工環境復雜

與大多數建筑工程類似，工程項目所處的施工環境相對復雜。包括水文條件、地質條件、氣候條件等。水文條件和地質條件的復雜程度將會影響到橋梁工程路基的施工難度，例如部分橋梁工程所處作業區域環境為軟土路基環境，由于軟土路基結構的穩定性較差，因此在施工過程中，需要采取相應的施工技術對其進行處理，從而提高整個結構施工過程的穩定性。而氣候條件則會增加現場施工負擔，若此時出現降雨天氣，會直接打濕水泥材料，導致材料提前凝結，降低水泥材料的既定強度，增加了資源浪費。有時在外界溫度過高時，若現澆混凝土沒有做好表層溫度控制工作，那么也會造成結構凝結速度加快，在水化熱作用下，出現結構裂縫的情況，從而降低工程結構的施工質量。

2.2結構組成相對復雜

建筑體系的不斷成熟，使得橋梁工程的施工規模也在不斷擴大，與此同時，橋梁工程在設計過程中，會涉及眾多施工構件的應用，如鋼筋結構、工字鋼、混凝土結構等，此類構件在施工過程中相互關聯，共同分擔橋梁結構的整體承壓。而且在實際應用過程中，很多結構都會成為隱藏類結構，如樁基結構、止水帶結構等，這樣也增加了施工結構組件的管理難度。為了確保結構的施工質量，需要對構件進行詳細評估，同時對其進行綜合受力分析，從而減少施工不規范所導致的應用安全問題。在傳統橋梁工程設計過程中，技術人員基本上都會結合以往的施工經驗對橋梁工程設計情況進行檢查，這也意味著結構分析中人為計算的容錯率會提高，從而影響到整個施工活動的順利開展^[2]。

2.3預制結構體積較大

在建筑技術不斷完善的背景下，有關橋梁工程的施工技術水平也在不斷提升。目前應用比較廣泛的施工方式為裝配式結構安裝。即會委托其他廠家進行箱梁和其他結構的提前預制，在完成結構制作之后，將其運輸到施工現場進行統一裝配，該施工方法能夠有效提高工程的施工速度，而且可以避免現澆混凝土施工技術過程中的相關問題。但是，提前進行預制的結構體積非常巨大，并且單位體積非常大，在實際施工過程中，需要保持非常慢的速度進行現場移動。尤其是在裝配過程中，其移動速度需要控制在3m/min，而且還需要在梁結構處提前布置緩沖結構，避免沖擊力過大導致結構間碰撞，出現破損的情況。

3基于BIM的橋梁工程優化設計

3.1 BIM與初步設計

在對橋梁工程進行初步設計時，需要確定橋梁方案，明確橋梁的總體結構，其中包括：對橋梁平面、立面和斷面進行規劃布置，確立橋梁位置和橋梁上、下部結構等。在使用BIM技術時，設計師可以用不同的設計構想構建數字化和參數化的三維模型，根據模型生成對應的平面圖，BIM技術可以直觀地表現出設計方案存在的問題，再通過參數對方案進行調整、優化，使橋梁工程具備一定的實用性。另外，使用BIM技術建立方案模型，可以為業主提供良好的溝通平臺，確保滿足業主的實際需求^[3]。

3.2 BIM與技術設計

確立完施工方案之后，就需要對橋梁工程進行技術和施工設計。技術設計主要是針對斷面或者配筋等問題，這一設計方法適合運用到大型橋梁或者一些復雜橋梁設計中去;施工設計主要是分析和研究橋梁結構的復雜性問題。利用BIM技術可以對橋梁工程設計進行優化，比如，在對橋梁進行分析時，利用BIM技術，將已經確立好的橋梁方案、BIM模型和設計圖紙相結合，進行三維模式的深化，自動生成分析報告;通過分析報告可以發現設計中是否存在問題，一旦發現問題，要及時修改設計圖紙，并且再次進行檢測，直到所有問題都能得到解決。

4基于BIM的橋梁工程施工優化研究

4.1工序優化

BIM技術能夠更好的將施工流程展現出來，讓技術人員和工作人員都能夠直接看到方案實施的可行之處和不可行之處。在這之中，若是有問題產生還可以在BIM上直接進行修改，并且進行二次模擬，直到該次施工方式滿足施工標準和施工要求，進而最大程度上保障橋梁工程的質量和效率^[4]。

4.2工序優化進度優化

BIM在實際項目中，大多數是進行施工進度模擬分析。那么借助BIM展開有效的3D建模，進而對施工整體進度進行初步估測，再加上橋梁工程中的各項負責人對工期進行準確的改正和確認，能夠有效地對進度進行優化。在該項工作開始之際，技術人員要對項目進度進行第一次模擬，模擬的主要內容是施工步驟。同時，施工要依照設計來進行，進而找到比較科學的施工方案。當方案批準實施后，則要進行有關的精細化處理，BIM人員要能夠對BIM中的方案進行修改，進而完善最終方案。這種方式能夠為橋梁工程的施工帶來保障，同時也能夠加強方案的合理性以及安全性。

4.3進度優化

由于BIM模擬施工的能力十分強大，在施工進行時容易產生的問題，在施工之前就能夠給予有效的方式解決，因此，在這種情況下，橋梁工程中的管理方式也要針對性地進行調整，由等待問題轉變為發現問題。除此之外，在施工時可視化也能夠作為施工現場的指導方法，這樣能夠讓施工工作人員更為清晰地了解到橋梁整個工程中的步驟和存在的安全隱患，能夠降低施工問題發生的概率，同時也對現場管理進行了改善，讓管理人員能夠更好的提高工作效率。

結語

本文主要研究了橋梁工程設計與施工優化，在BIM技術的前提下，第一步是對BIM展開了剖析，第二步對橋梁工程的有關工程步驟進行了簡述，最后將BIM技術應用于橋梁工程中的各項優化措施進行了整合?？梢詭椭┕と藛T梳理具體的施工操作流程，進行施工進程優化，可以明確施工過程中的重點環節，進行施工管理優化，能夠提高施工人員的重視程度。通過將BIM技術應用到橋梁工程中，對于提升橋梁施工過程的穩定性，加快施工進度有著積極的意義。

參考文獻：

[1]? 陳利民，劉錦軍，劉光輝，俞侃敏.大型公鐵兩用橋梁維修改造施工組織設計優化研究[J].四川建筑，2020，40（03）：81-84.

[2]? 黃慧敏，陳寶健，范冰輝，劉益寶.基于BIM技術的橋梁工程施工前期管理應用[J].山西建筑，2019，45（11）：178-179.

[3]? 周銳.基于BIM的橋梁工程設計優化研究[J].中國標準化，2019（24）：170-171.

[4]? 趙艷峰，王雷.基于BIM的橋梁工程設計與施工優化[J].工程技術研究，2019，4（24）：223-224.

（作者單位：成都西南交通大學設計研究院有限公司中南分院）