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談橋梁工程設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用

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談橋梁工程設(shè)計(jì)BIM技術(shù)應(yīng)用

摘要:隨著時代的不斷發(fā)展,人們在建筑行業(yè)的工程設(shè)計(jì)中越來越重視設(shè)計(jì)的高效性,這就要求設(shè)計(jì)人員在工作中不斷創(chuàng)新,提升技術(shù)水平。對于BIM技術(shù)而言,它只有結(jié)合橋梁工程實(shí)踐,才能真正發(fā)揮功效。在橋梁的設(shè)計(jì)中,BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,其主要是基于橋梁設(shè)計(jì)的實(shí)際需求引入BIM技術(shù),提升橋梁的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行以及后期維護(hù)等工作的效率。

關(guān)鍵詞:橋梁工程;設(shè)計(jì);BIM技術(shù);應(yīng)用

1橋梁設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1協(xié)同設(shè)計(jì)

由于橋梁建設(shè)中的參與方較多,一旦彼此之間的溝通協(xié)作受阻,就會對施工產(chǎn)生直接影響,引發(fā)各種質(zhì)量與安全方面的問題。利用BIM技術(shù)就可以滿足工程設(shè)計(jì)要求,確保設(shè)計(jì)單位和施工單位都可以直接參與設(shè)計(jì),提前解決施工可能面臨的問題,形成優(yōu)良的設(shè)計(jì)方案。在橋梁工程的施工中,通過應(yīng)用bim模型也可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)的協(xié)同處理,促進(jìn)橋梁工程建設(shè)質(zhì)量與效率的全面提高。

1.2助力設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化

在開展橋梁工程作業(yè)的過程中,考慮到包含橋墩預(yù)埋件等構(gòu)件,其不僅擁有諸多種類,并且結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜,進(jìn)一步增大施工的難度。所以使用BIM技術(shù)之后,通過建立三維模型就可以直接展示橋墩構(gòu)件的具體情況,從而滿足預(yù)判處理的要求。另外,通過及時優(yōu)化施工方案,基于三維技術(shù)做好技術(shù)交底處理,能促使施工人員真正領(lǐng)會橋梁工程設(shè)計(jì)者的意圖,最終讓其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的成品。

2傳統(tǒng)橋梁工程設(shè)計(jì)方法存在的主要問題

2.1無法及時發(fā)現(xiàn)施工機(jī)械動態(tài)運(yùn)行過程中的碰撞問題

從當(dāng)前我國橋梁工程的施工現(xiàn)狀可以看出,大多數(shù)橋梁工程對預(yù)制構(gòu)件的需求量都比較大,而且都是采用從工廠直接定制或者在施工過程中進(jìn)行預(yù)制的方法來滿足施工需求,這就要求確保這些預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)募皶r性。與此同時,由于預(yù)制構(gòu)件的需求量較高,各構(gòu)件的體積又比較大,對生產(chǎn)環(huán)節(jié)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)與施工環(huán)節(jié)的要求都非常高。施工企業(yè)不但要加強(qiáng)對構(gòu)件數(shù)量與質(zhì)量的控制,同時還要選擇適當(dāng)?shù)奈恢脤ζ溥M(jìn)行存放,以免在放置過程中出現(xiàn)變質(zhì)。在實(shí)際進(jìn)行橋梁工程建設(shè)的時候,構(gòu)件運(yùn)輸、吊裝和澆注過程都需要用到各種各樣的機(jī)械設(shè)備,且這些設(shè)備處于動態(tài)化運(yùn)行的狀態(tài)下,若采用傳統(tǒng)的二維平面圖紙進(jìn)行工程施工圖設(shè)計(jì),必然無法及時發(fā)現(xiàn)施工機(jī)械設(shè)備動態(tài)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各類碰撞問題,這就會給整個工程項(xiàng)目的施工帶來極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3橋梁工程設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

研究對象為舊路改造工程,其橋梁跨越河流,該河流上已有一座既有橋梁,新建橋位置和該橋大體相同?,F(xiàn)有橋梁的總長為137.7m,采用簡支結(jié)構(gòu),八跨,每跨采用15片梁,跨度為15m。橋面的寬度為9.76m,行車道寬7.1m,兩側(cè)人行道寬1.33m。下部結(jié)構(gòu)采用實(shí)心墩,基礎(chǔ)采用預(yù)制打入樁,橋臺采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。因現(xiàn)有橋梁當(dāng)重車經(jīng)過時沒有顯著的震感,所以采取直接加寬措施,在舊橋的外側(cè)與舊橋緊靠新建一座橋梁,以此和舊橋組成新橋。該新橋的中心里程樁號為K5+790.388,其技術(shù)指標(biāo)包括:(1)設(shè)計(jì)荷載取公路I級;(2)設(shè)計(jì)時速取80km/h;(3)所在位置不通航;(4)區(qū)域無地震記錄,現(xiàn)代地震不活躍,可不考慮地震造成的影響;(5)洪水頻率取1/100。新舊橋斷面設(shè)計(jì)如圖1所示?,F(xiàn)圍繞本項(xiàng)目實(shí)際情況,對其設(shè)計(jì)過程中的BIM技術(shù)具體應(yīng)用做如下深入分析。

3.1模型的構(gòu)建

BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用首先需要構(gòu)建一個科學(xué)完善的模型,具體來說,主要涉及以下兩個環(huán)節(jié):第一個環(huán)節(jié)是借助AutodeskRevit軟件為橋梁構(gòu)件提供族的協(xié)同作用。例如,某橋梁工程的基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ),參照其平面圖紙,AutodeskRevit應(yīng)用程序可通過其自帶的架構(gòu)基礎(chǔ)族模板建構(gòu)一個完整的基礎(chǔ)族庫,同時還可以及時而準(zhǔn)確地導(dǎo)入所有相關(guān)數(shù)據(jù),并在三維立體圖形中檢驗(yàn)基礎(chǔ)模型的構(gòu)建是否存在缺陷或漏洞。第二個環(huán)節(jié)是獲取橋梁完整的建模形態(tài)。在完成基礎(chǔ)構(gòu)件族的建構(gòu)工作之后,可借助該軟件構(gòu)建一個項(xiàng)目數(shù)據(jù)文件,并將已經(jīng)建構(gòu)好的族庫直接導(dǎo)入到這一項(xiàng)目文件之中,然后再對各基礎(chǔ)構(gòu)件的具體方位進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,最終獲得準(zhǔn)確完整的橋梁工程數(shù)字化建模信息。

3.2實(shí)現(xiàn)各設(shè)計(jì)對方的實(shí)時溝通、精誠合作

與傳統(tǒng)技術(shù)相比,BIM技術(shù)的一大顯著優(yōu)勢就是可實(shí)現(xiàn)橋梁工程設(shè)計(jì)者之間的實(shí)時溝通與交流,使其保持良好的合作關(guān)系,從而有效避免重復(fù)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)沖突等問題的出現(xiàn),這對整個橋梁工程各階段設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升來說是大有好處的。借助BIM技術(shù)自帶的協(xié)同操作平臺,還可將項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中的所有參與方聚集到這一平臺之上,充分發(fā)揮出BIM數(shù)字化系統(tǒng)模型的優(yōu)勢,使高質(zhì)量、高效率的設(shè)計(jì)目標(biāo)從幻想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

3.3將BIM與相關(guān)分析軟件相整合

在以往的橋梁工程設(shè)計(jì)之中,計(jì)算模型與圖紙模型往往是相互獨(dú)立的,在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的時候往往只能參照模型的計(jì)算結(jié)果,這就導(dǎo)致圖紙修改的工作量大幅增加。而BIM技術(shù)的應(yīng)用則能有效解決這一問題。立足于BIM技術(shù),對其進(jìn)行二次開發(fā),可生成完整的三維模型,然后再使其他分析軟件和BIM模型實(shí)現(xiàn)相互連通,把BIM模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入分析軟件進(jìn)行計(jì)算處理,這樣就能實(shí)現(xiàn)橋梁工程設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量的大幅提升。

3.4統(tǒng)計(jì)橋梁工程量運(yùn)用

BIM技術(shù)統(tǒng)計(jì)橋梁工程量,則需要先運(yùn)用CAD圖紙來計(jì)算工程量,細(xì)化橋梁工程施工所需要的混凝土量、鋼筋量以及其他材料數(shù)量,同時,要根據(jù)橋梁工程信息與整體模型,統(tǒng)計(jì)橋梁工程施工成本,而且,設(shè)計(jì)師應(yīng)協(xié)同橋梁工程造價管理人員運(yùn)用BIM技術(shù)制定科學(xué)合理的施工成本計(jì)劃。從宏觀層次來分析,成本計(jì)劃是依據(jù)橋梁工程項(xiàng)目開發(fā)目標(biāo)所制定的目標(biāo)成本,具體規(guī)定在期限內(nèi)為完成施工作業(yè)所支出的一切成本費(fèi)用,并細(xì)化實(shí)現(xiàn)成本目標(biāo)的具體措施。需要注意的是,成本計(jì)劃是降低橋梁工程施工成本的具體目標(biāo),也是實(shí)施成本控制、成本分析與成本考核的依據(jù)。其次,要運(yùn)用BIM技術(shù)做好成本預(yù)算工作,即通過分析模型數(shù)據(jù)對施工期間所支出的成本費(fèi)用進(jìn)行全面預(yù)算,準(zhǔn)確定位橋梁工程項(xiàng)目成本的支出動向,同時,要科學(xué)調(diào)控費(fèi)用成本,確保在具體成本預(yù)算執(zhí)行過程中能全面預(yù)估控制力與執(zhí)行力。對于成本控制工作中所出現(xiàn)的任何問題,必須全面分析該問題的成因,并及時解決,努力確保成本控制工作的順利執(zhí)行。需要注意的是,前期的成本預(yù)算管理工作非常重要,后期的成本監(jiān)督工作也不容忽視。因此,橋梁工程設(shè)計(jì)師應(yīng)協(xié)同施工管理人員加大后期的成本監(jiān)督力度,確??偝杀局С雠c成本預(yù)算結(jié)果相符。另外,橋梁工程設(shè)計(jì)師應(yīng)注意運(yùn)用BIM技術(shù)協(xié)助施工企業(yè)做好成本分析與考核工作,通常,成本分析是依據(jù)成本預(yù)算所提供的成本數(shù)據(jù)和相關(guān)資料,聯(lián)同計(jì)劃成本和本企業(yè)之前的橋梁工程項(xiàng)目成本歷史以及先進(jìn)成本管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較,正確認(rèn)知成本差異,科學(xué)判斷成本超支的原因,并根據(jù)具體原因制定成本控制對策。成本考核工作以成本分析為基礎(chǔ),并對成本計(jì)劃的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行全面評估。在成本考核工作中,應(yīng)注意細(xì)分成本指標(biāo)與成本責(zé)任,以此確保成本考核的客觀性。

4提升BIM技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效用的建議

BIM技術(shù)的使用有許多好處,但是如果不能正確使用具體的施行辦法,就可能導(dǎo)致問題的產(chǎn)生,不利于提高橋梁設(shè)計(jì)的效率,影響設(shè)計(jì)周期。就目前國內(nèi)該技術(shù)的使用,必須進(jìn)行相關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)培訓(xùn),組織技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn),提高BIM技術(shù)使用的效率和價值。首先橋梁設(shè)計(jì)人員可以通過更新仿真和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方式方法,并且結(jié)合以創(chuàng)新的思維將該技術(shù)引進(jìn)中國的橋梁設(shè)計(jì)工作中,其次積極的關(guān)注應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,通過提高數(shù)據(jù)的可靠性實(shí)現(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)的可行性。最后施工單位要更新管理模式和工作模式,一方面能夠有效地降低成本,另一方面也能提高工程建設(shè)的效率,實(shí)現(xiàn)利潤的最大化。因此BIM技術(shù)的使用必須以提高橋梁設(shè)計(jì)效率和施工質(zhì)量為目標(biāo),在控制相關(guān)施工因素的同時,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙的構(gòu)建,并在模型的不斷建設(shè)中提高后期橋梁設(shè)計(jì)的效率,而且也能夠保障后期的施工質(zhì)量。

5結(jié)束語

綜上所述,借助BIM技術(shù)對本項(xiàng)目實(shí)施設(shè)計(jì)與施工模擬,構(gòu)建相應(yīng)的族庫,使模型利用率得到大幅提升,本項(xiàng)目研究具有很好通用性,能提高設(shè)計(jì)的實(shí)用性與可行性,最終為后續(xù)類似項(xiàng)目的實(shí)際設(shè)計(jì)工作與施工模擬都積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。相信通過不斷地完善和積累,BIM技術(shù)的應(yīng)用能為企業(yè)核心競爭力起到重要作用。

參考文獻(xiàn):

[1]吳繼峰,劉志麗,杜戰(zhàn)軍.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2017(10):210~211.

[2]董士杰.BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用[J].智能建筑與智慧城市,2018(4):163~164+11.

作者:安惠娟 單位:山西蘇交科炳坤工程勘察設(shè)計(jì)有限公司