BIM技术应用于桥梁工程细节剖析

2019-09-19 来源: 行见BIM

1.桥梁工程与BIM技术概述

伴随着经济及大型基础设施行业的发展,大型、特大型桥梁工程项目越来越多,这对桥梁设计与施工提出了更高的要求。桥梁工程项目的建设不仅涉及到复杂的地理环境,而且涉及多项复杂工程。目前,大型桥梁工程项目的设计通常还是依靠传统的二维图纸,并通过合图来分析设计中存在的冲突;施工规划则主要依靠项目管理人员的经验来制定和实施,且同样是采用二维图纸来表现。然而,由于桥梁工程自身的特点,其设计复杂,构件繁多,仅依靠传统的二维图纸很难提前检测或发现设计中存在的冲突问题;这些设计问题通常在施工阶段才能发现,从而影响了施工进度和成本,也将影响施工安全。与此同时,为了解决出现的工程设计与施工问题,不得不配置更多的人员,由此管理成本也大幅度增加。因此,保证桥梁工程设计的可建造性与施工方案的可行性对桥梁工程的高效实施是十分重要的。

BIM是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM具有单一工程数据源,可解决分布式、异构过程数据之间的一致性和全局共享问题。一般具有以下特点:

(1)模型信息的完备性:对工程结构进行3D几何信息和逻辑关系的描述,包括构件名称、结构类型、建筑材料,构件之间的工程逻辑关系等。

(2)模型信息的关联性:信息模型中的对象是可识别且相互关联的,系统能够对模型的信息进行统计和分析,并生成相应的图表。如果模型中的某个构件发生变化,与之相关联的所有构件都会随之更新,以保证模型的逻辑关系。

(3)模型信息的一致性:建筑结构的同一信息无需重复输入,且信息模型能够自动演化,在3D信息模型中进行修改,二维工程图中也随之修改,只需对工程图中的仅有的标示进行修改,避免了工程图前后信息不一致的错误。

2.BIM应用于桥梁施工设计的价值

BIM的出现,使桥梁施工设计从传统的二维设计转变为三维设计。使用基于BIM的软件系统,先进行结构的三维设计,然后通过生成二维的工程图,再将工程图交付施工现场。在设计过程中可以随时直观地看到结构的三维模型,这个三维模型不同于CAD中的三维模型,它包含结构构件名称、生成方法、与其他构件的逻辑关系等信息。

BIM使设计过程中协同更简便。BIM将整个设计整合到一个共享的三维信息模型,各个设计人员通过这个共享的三维模型进行分项设计,同时可以通过这个三维模型查看到其他设计人员的动态,随时发现相冲突的地方,并及时调整自己的设计。修改后的设计可以即时地反馈到其他设计人员,将原来设计人员的口头沟通转化为软件系统识别,极大地提高了设计效率,保证了信息传递的完整和准确性。

BIM使得设计修改更便捷。如果结构体系没有发生原则性的变化,仅为三维模型的局部设计修改,则修改后的结果会在各个工程图中自动协调更新,并对工程图中的标示进行局部调整修改,修改出图效率大大提高。

3.基于BIM的桥梁设计流程

在基于的桥梁设计中,团队内部明确专业分工并协同工作,完成桥梁信息模型,并对其逐步修改完善从而达到最终的工程需要。通过该模型,自动完成施工图纸输出、工程量统计、施工模拟、现金流模拟等,智能分析可能出现的工程冲突和问题,提前优化工程方案和人员配置,以达到提高工程人员效率,降低工程成本的目的。

当前,核心软件对桥梁设计与分析的支持十分有限,如没有提供桥梁构件的模块而且无法与专业桥梁分析软件桥梁软件对接。因此,目前在挢梁中应用的方案最好是建立在传统设计流程基础上加以改进,进行设计,并利用传统桥梁分析软件进行结构分析,完成整个桥梁的设计建设。

桥梁工程制造工艺复杂,对信息管理的要求比较高。将BIM技术应用于桥梁项工程,可以实现降低桥梁工程项目的深化设计费用、缩短工期、准确预算工程量等方面的实质性效果,而且在提高对项目的管控能力、改善安装现场环境、减少项目信息的流失和错误方面有巨大的潜在效益。

此外,在现阶段BIM设计技术还无法完全取代CAD设计技术。BIM是一个全新的理念,涉及到一系列的改革和创新。BIM的三维模型信息多,初次设计建模时所耗时间精力较多,且不能快速出成果。对待一些特别复杂的施工结构,采用BIM进行设计,需要处理大量的逻辑关系,对于设计员在短时间内无法在设计过程中一次理清。另一方面,模型需要的电脑硬件配置很高,目前设计人员所用电脑硬件的更新远远跟不上基于BIM三维软件的更新速率,直接造成绘图速度降低,同时容易给设计人员造成情绪性的抵触。

随着BIM在其他行业不断应用,实用价值会不断地体现出来,同时国内基于BIM的三维软件也会不断涌现,BIM终将会被桥梁施工界所接受及认可,加之国内工程建设的速度将逐步放缓,从快速施工转变成精细化施工,BIM设计技术的应用更是迫不及待。桥梁施工设计人员应该走在工程建设行业的前头,要敢于接受新东西,敢于应用新技术行,敢于接受新技术的挑战。