任育林，胡哲卿

（天津市賽英工程技術(shù)咨詢有限公司）

基于BIM技術(shù)的橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)的研究與實踐

任育林，胡哲卿

（天津市賽英工程技術(shù)咨詢有限公司）

BIM技術(shù)開啟了橋梁智能設(shè)計的新思路，通過應用建筑信息模型可快速實現(xiàn)橋梁工程的智能化設(shè)計及自動化繪圖，能極大提高橋梁設(shè)計速度和工程質(zhì)量，進一步改善橋梁工程的建設(shè)與管理水平。論文對基于BIM技術(shù)的橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)探索的具體實踐情況進行詳細的分析。

建筑信息模型；智能設(shè)計；橋梁工程

1 BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)在橋梁工程中應用的必要性

橋梁在建筑行業(yè)里屬于一種特殊的建筑構(gòu)造，外在表象看似簡單，實質(zhì)復雜繁瑣，需用心思考橋梁設(shè)計時它的承受力狀態(tài)及別致造型，考慮橋梁具體施工過程中可能遇到的突發(fā)狀況、操作過程中所要求的各種設(shè)施裝備及到位情況。再者，橋梁多為騰空結(jié)構(gòu)，施工及運營要十分謹慎，需要定期對橋梁進行詳細地檢測和維修，需相應專業(yè)人員進行細致地養(yǎng)護，杜絕安全事故，減緩橋梁損害程度。此外，作為國內(nèi)交通系統(tǒng)節(jié)點工程的橋梁工程不僅僅是國家極度重要的土木工程基礎(chǔ)設(shè)施，它還是關(guān)系到全國老百姓的民心工程。橋梁建設(shè)的大部分資金投入來源于政府資金，屬于公共資源，橋梁建造的安全性、可靠性以及耐久性都應滿足國家相應法律法規(guī)，需對老百姓負責?；谝陨嫌^點，提高橋梁建造的質(zhì)量非常重要。因此，對引用新技術(shù)、新方法來改進提高橋梁設(shè)計是必須要進行的一項任務。采用信息化的建筑模型，可以大極大提高橋梁建設(shè)過程中的設(shè)計施工效率和施工運營安全，進而能大幅度地減少過多不必要的資金投入，合理使用社會各方面的資源，延長橋梁的使用壽命以及提高橋梁運營階段的安全適用性。一個完善的信息模型，可以連接橋梁工程各個工作部分，實現(xiàn)合理化的交叉編輯，對橋梁數(shù)據(jù)的測量搜集、設(shè)計圖樣、橋梁設(shè)計的可視化、橋梁工程的價格管理以及后期的運營都能做出很大的改進，從根本上改變橋梁設(shè)計項目的工作環(huán)境。

2 BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)的功能

橋梁設(shè)計工作繁瑣，需要搜集各種相關(guān)的資料與信息，橋梁設(shè)計工程師要準確分析計算橋梁結(jié)構(gòu)不同工況下的受力、描繪橋梁的結(jié)構(gòu)形狀、確定橋梁詳細尺寸等，這些工作對橋梁設(shè)計工程師而言不管是身體上還是精神上都存在著相當大的考驗。基于建筑信息模型(BIM)橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)，在相當大程度上可以減緩橋梁設(shè)計工程師的工作壓力。該系統(tǒng)是為幫助橋梁工程設(shè)計師復雜和沉重的工作量所研發(fā)的，可以按照工作要求和規(guī)則進行智能化的方案設(shè)計，此方案的規(guī)劃與精準度均能滿足工程需要。同時，該系統(tǒng)還可以在計算機數(shù)字化的基礎(chǔ)上構(gòu)建所需的信息模型，不需要人工操作便可以自己獨立完成橋梁的方案設(shè)計圖、施工設(shè)計圖等過程，它的便利性將橋梁設(shè)計工程師從勞累的工作流程中解放了出來。

此外，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)多人共同協(xié)作，進而大幅度提升了橋梁方案的進度和精確度。它在勘察路線、水文、地貌等情況時，可以將這些數(shù)據(jù)資料與所設(shè)計的圖形方案進行交叉編輯；也能與相關(guān)的道路設(shè)計軟件進行有效地鏈接，還能幫助橋梁設(shè)計工程師高效率、高質(zhì)量地完成工作。在橋梁方案設(shè)計的最初規(guī)劃時，該系統(tǒng)可以協(xié)助工程人員智能化地選擇橋梁建設(shè)位置，通過分析數(shù)據(jù)可以自動設(shè)計橋梁的結(jié)構(gòu)造型、曲率半徑以及橋梁的尺寸。本系統(tǒng)還能開發(fā)出強大的自動化繪圖功能，使橋梁在具體實施的操作階段，可以有效地與鋼筋鋼束設(shè)計完美地融合在一起，進而在計算機精確的計算下推算出鋼束的配置數(shù)據(jù)，繪制出滿足工程需求的設(shè)計圖紙。

3 BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)的具體應用

3.1 自動化的繪圖設(shè)計與資料整理

橋梁設(shè)計初期，需要搜集大量的數(shù)據(jù)資料進行參考整理，橋梁工程設(shè)計人員參照這些獲得的信息開始工作，進行選址、設(shè)計路線、勘探水質(zhì)等。最后需要將橋梁的設(shè)計樣稿用圖紙描繪出來，進而把采集的數(shù)據(jù)與橋梁圖形有效地進行相互編輯。運用BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)可以借助它的自動化繪圖設(shè)計有效準確地將橋梁設(shè)計工程人員對橋梁的構(gòu)想一鍵勾勒出來，該系統(tǒng)的實際運用極大便利了整個橋梁在前期的工作進度。與此同時，在對橋梁設(shè)計進行大量的數(shù)據(jù)分析時，工程人員的工作能力相對有限，基于此系統(tǒng)強大的計算分析能力，可以協(xié)助工程人員更精準地計算數(shù)據(jù)，進而有效率地對橋梁設(shè)計的資料進行很好的整理，避免了數(shù)據(jù)資料的重復和錯誤。

3.2 智能化的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)配置

橋梁各個部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計都要經(jīng)過精準的數(shù)據(jù)配置，才能在具體的實施過程中不會出現(xiàn)偏差。因此，在設(shè)計橋梁的具體細節(jié)構(gòu)造中，不僅要對橋梁的中心位置進行觀察，還要對橋梁所跨的道路、橋下是否有障礙物進行排查，確保橋梁工程的順利建造和安全運營，保證橋梁的使用年限。BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)可以參照標準的構(gòu)件庫、設(shè)計原則庫進行智能化的數(shù)據(jù)配置以及確定各部分的構(gòu)件尺寸。構(gòu)件裝置通過計算機可以建立起橋梁信息模型，自動化統(tǒng)計關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。此外，該系統(tǒng)還能在具體的橋梁建設(shè)階段，智能化地對建造材料進行詳細的數(shù)據(jù)配置，進而提高施工的工作效率，減少了具體操作中可能會遇到的困難。

3.3 精準的橋梁設(shè)計指標測量

BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)應用在橋梁設(shè)計中，能對橋梁工程的質(zhì)量進行有效的把關(guān)，它可以對橋梁每平方米所需要用到的材料量、橋梁建造的厚度以及橋梁的承重力進行復查，測量各方面指標是否符合橋梁設(shè)計的數(shù)據(jù)范圍。該系統(tǒng)對橋梁建造提供檢測數(shù)據(jù)的功能可極大提高工程人員工作的合理性、安全性及經(jīng)濟性。

3.4 高效率協(xié)助團隊工作

橋梁設(shè)計工作需要一個非常強大的設(shè)計團隊進行有效地合作才能順利進行。通常設(shè)計團隊的成員主要包括總工、負責人、工程師以及管理員等多個角色，每一個職位都承擔著自己對設(shè)計工作的相應責任。 BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)可以將這些工作人員進行有效地整合，統(tǒng)一到這個工作平臺上高效率地進行合作。詳細的分工流程明確了每個設(shè)計人員的任務，熟練而簡單，分工又綜合，大幅度地提升了橋梁建造的整個項目質(zhì)量和進度。

4 BIM橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)的實踐

石家莊和平西路是石家莊市主城區(qū)北部的一條東西向貫通道路，東起石家莊市主城區(qū)西二環(huán)路，西至鹿泉區(qū)石柏大街，是石家莊市主城區(qū)與鹿泉區(qū)之間的一條快速通道，路線全長8.041km，期間共設(shè)置橋梁3座。本次BIM技術(shù)采用Bentley軟件對其中西三環(huán)與和平西路相交處互通式立交部分進行設(shè)計，構(gòu)建三維立交橋梁模型，效果良好。

5 結(jié)束語

BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)信息革命的核心技術(shù)，它的采用對橋梁工程帶來巨大變革，不但能達到常規(guī)設(shè)計的效果，還能將橋梁上下部各個構(gòu)件進行參數(shù)化、集成化，按照設(shè)計規(guī)定約束組建，實現(xiàn)二維設(shè)計到三維可視化設(shè)計的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)前期、設(shè)計、施工、運營全壽命周期橋梁工程效益的最大化。但是，建筑信息模型的橋梁智能設(shè)計系統(tǒng)在實際應用中還存在一些困難，如構(gòu)件信息資源共享、系統(tǒng)拓展性、程序適應性等，需要建筑行業(yè)從業(yè)者不斷實踐和提升，努力探索。

［1］劉占省,趙雪鋒.BIM技術(shù)與施工項目管理[M].北京:中國電力出版社，2015.

［2］BIM工程技術(shù)人員專業(yè)技能培訓用書編委會.BIM工程師專業(yè)技能培訓教材:BIM建模應用技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2016.

［3］王言磊,張袆男,陳煒.BIM結(jié)構(gòu):Autodesk Revit Structure在土木工程中的應用[M].北京:化學工業(yè)出版社,2016.

Research and Practice of Bridge Intelligent Design System Based on BIM Technology

REN Yu-lin, HU Zhe-qing

(Tianjin Saiying Engineering Consulting Co., Ltd.)

BIM technology has opened up a new idea of bridge intelligent design, by the application of the model building information can quickly realize intelligent design and automatic drawing of bridge engineering, bridge design can greatly improve the speed and quality of the project, to further improve the level of construction and management of bridge engineering. In this paper, based on the BIM technology of intelligent design system for bridge to explore the specific practice of a detailed analysis.

building information model; intelligent design; bridge engineering