摘 要：BIM技术，中文解释过来为建筑信息模型，即通过对建筑的数据化与信息化内容进行整合，为工程技术人员提供相关数据支撑，最终提高建筑施工单位的生产效率，降低建筑施工成本，保证建筑施工工期的如约完成。在现阶段，该技术多被应用于建筑学、工程学以及土木工程建设中[2]。大跨度斜拉桥是我国现阶段桥梁建设中的一种普遍结构形式，也被应用于了许多桥梁建设中。本文从BIM技术入手，充分分析BIM技术的特点与优势，将BIM技术与大跨度斜拉桥建设结合在一起，探讨BIM技术在大跨度斜拉桥建设中的应用，从而使大跨度斜拉桥的设计图更加立体，设计方案更加符合现代社会的需求，提高大跨度斜拉桥在我国桥梁建设中的地位，提高BIM技术在大跨度斜拉桥的设计中的应用率，为我国建筑行业增砖添瓦。
关键词：BIM技术；大跨度斜拉桥；设计方法；模型
近年来，在我国国民经济与建筑行业齐头并进、共同发展的今天，大跨度斜拉桥的建设也登上了建筑舞台，被大家熟知与认可，它能够更好地满足力学设计，使形式和功能达到最优化。该类桥梁建设可以极大地满足建筑物自身的活力，但也由于路径距离较大，对桥梁的整体稳定性、硬度、抗震能力和抗腐蚀能力要求较高。故如何既能满足大跨度斜拉桥的外观建设，又能满足结构符合国家相关规章制度的要求，一直是建筑行业探讨的热潮。BIM技术作为一种科学的设计方法，在我国已经投入使用的大跨度斜拉桥中的好评率很高，例如，上海长江大桥和南京长江大桥。这也证明BIM技术对于大跨度斜拉桥的设计是可行的。但由于缺乏相关科技研究与更多的工程经验，所以BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用一直未能被普遍应用。
1 BIM技术相关内容
1.1 BIM技术的概念
BIM技术，全称为Building Information Modeling，中文解释为建筑信息模型，即通过对建筑的数据化与信息化内容进行整合，为工程技术人员提供相关数据支撑，最终提高建筑施工单位的生产效率，降低建筑施工成本，保证建筑施工工期的如约完成[1]。
1.2 BIM技术的特点
(1)可视化：BIM技术的应用，使得建筑图纸不再是单一的表现在纸上，而是变得更加立体，用三维立体代替了普通线条，这也在一定程度上提高了建筑物的质量。其次，不同于其他高科技技术，BIM技术不仅可以精准的看到三维立体的图纸，还可以清晰的看到每个构件之间的连接程度与相应关系，这更为建筑物的质量提升奠定了基础。
(2)协调性：无论是建筑施工单位，还是业主、设计单位，都需要着重关注与其他部门的协商，通过有效的协商，才能最终保证建筑符合自己的要求。BIM技术的应用，可以帮助施工单位、业主和在建筑物施工建造前期对各专业间存在的问题进行协调、沟通、解决。三方应事先将相关信息输入进BIM技术的模型中，之后依据模型将各个问题进行协商，最终生成协调数据，应用到施工方案中。
(3)模拟性：BIM技术不仅可以模拟出建筑物的整体模型，还可以模拟出其他内容，譬如：节能模拟、日照模拟、地震人员逃散模拟和消防通道疏散模拟等等。模拟性可以贯穿于整个建筑施工过程中，比如在设计阶段，可以对设计上需要日后规避的风险进行模拟；在后期建筑投入使用后，还可以对日常可能面临的问题进行模拟。
(4)优化性：以BIM技术为基础，可以更好地让整个施工工程从设计到最终投入使用都不断优化。通过模型计算提供的建筑物实际存在的信息，模拟出其他不可见的信息，最终推动建筑物的整体进行优化，发挥建筑物的整体优势。
(5)可出图性：通过BIM技术模型，我们可以看见三维立体的施工设计图，也可以针对立体图纸上存在的问题进行修改，这也极大的降低了建筑施工的误差与事故发生率。
2 大跨度斜拉桥的相关内容
2.1 大跨度斜拉桥的结构特点
大跨度桥梁的最主要桥梁形式便是斜拉桥，相比于梁式桥，斜拉桥的跨越能力更强，桥梁结构更符合力学结构，且作为一种常见的拉索体系，其在大跨度桥梁中发挥的作用愈来愈大。斜拉桥的构造主要有主梁、斜拉索和塔柱，通过承重钢缆连接到塔柱上，进而将整个斜拉桥吊起。
2.2 斜拉桥的施工方法
根据不同材质的斜拉桥，采取不同的施工方法。
(1)由混凝土浇筑而成的混凝土斜拉桥，为保证整个桥体的稳定性与整体性，多采用悬臂浇筑法和预制拼装法进行桥体施工建设。
(2)钢箱和混合梁斜拉桥多采用钢箱正交异形板建造，工厂焊接，现场吊装架设的方法。需要特别注意的是，要保证各个钢箱之间的有效紧密连接，通过螺栓-全焊-栓焊结合的方法，真正提高该模式斜拉桥的硬度与整体稳定性。
2.3 斜拉桥的跨径范围
相比于悬索桥，斜拉桥的施工成本与造价成本远远要低，这也与跨径范围有着重要联系。现阶段，斜拉桥的跨径距离多在300-1000米。在这一范围内，既可以保证桥体的整体稳定性，又可以解决施工成本和造价成本，减少材料浪费，提高经济收益。
2.4 斜拉桥的发展趋势
为满足今后的社会、国家发展需要，斜拉桥的跨径范围、结构模式等内容也发生了一定的变化，这些变化均为我国建筑行业中大跨度斜拉桥的应用奠定了扎实基础，也推动了我国建筑行业向高科技化又迈进了一步。
(1)跨径范围会突破原有的300-1000米，在一定条件下，会超过1000米。
(2)斜拉桥的结构模式较传统模式相比，将会更加具有多样性和向着轻型式发展。
(3)随着BIM技术被引入到大跨度斜拉桥的建设施工中，桥梁的防腐蚀能力和抗震能力都将在原有基础上得到提高与发展。
(4)大跨度斜拉桥将会更加满足于力学设计，促进其形式和功能达到最优化。
3 BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用
3.1 大跨度斜拉桥的建造实例
中国杨浦大桥是一座双塔大跨度斜拉式大桥，建于黄浦江上，历经两年五个月的时间建造成功。这座桥的总长度为7654米，其中1172米长，30.35米宽，共设有6个主要车道。其中主塔高约208米，在主塔两侧又有32对钢索连接着主梁，总体呈扇面展开，全桥设计精美、造型优雅、气势磅礴，现已成为上海旅游的必去景点之一。
3.2 BIM技术模型的建立
现阶段，我国在建筑领域常选择Revit系统的建模软件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该软件为BIM技术提供了技术支持，也成为了我国建筑行业BIM体系中使用率最高的软件。这一软件的使用，可以更好地帮助建筑设计师对建筑物进行设计和建造，也可以及时发现设计中存在的问题，及时调整更改设计内容，帮助建筑设计师设计出质量与功能更加完善的建筑物。除此之外，还可以降低施工成本，减少材料的浪费，提高经济收益，最终达到客户的满意。
(1)桥梁的基础模型建造：首先我们要对大跨度斜拉桥施工区域进行实地考察，并确定建筑施工项目所需要的基础数据和信息，并对这些基础数据、信息进行分析和整合，然后将大跨度斜拉桥中各个墩台的基础尺寸、准确标高与材料属性等基础参数信息输入Revit系统中。通过Revit系统，生成三维立体施工图，利用可视化的特点，对施工图进行整体检查、分析，如果存在错误或误差，要及时进行修改相关参数，最终保证施工图符合实际要求与相关规章制度。
(2)主梁BIM模型的建造：在大跨度斜拉桥的设计建造中，主梁的建造多采用钢箱梁的结构模式，而引桥部分常应用钢筋混凝土钢箱梁的结构模式[4]。将BIM技术与大跨度斜拉桥的设计、建造结合在一起，可以更好地提高主梁的整体稳定性、抗腐蚀能力和对抗地震的能力，通过精准计算测量得出加劲肋的准确位置，从而更好地应用在主梁建设中。另外，我们还需要特别注意截面斜坡的建设，帮助其和主梁一同承载更多的外力负荷。
(3)索塔BIM模型的建造：基于BIM模型，索塔被分为了上塔柱、下塔柱与钢锚梁。由于大跨度斜拉桥的索塔设计较为困难也较为重要，所以为保证下塔柱的变截面结构模式符合实际情况，在设计中多采用公制常规模型对其进行设计、建造。而在上塔柱的设计建造中，需要格外注意横梁的设计和塔尖的截面结构；在钢锚梁的设计建造中，要格外关注斜拉索的设计。斜拉索作为大跨度斜拉桥的重中之重部分，其对抗外力的负荷和所能承担的重力要求都是极高的，所以在大跨度斜拉桥的建造中需要特别注意对斜拉索的抗重力性能以及强度的设计。此外，需要借助Revit系统对斜拉索上的人孔进行准确计算定位，将人孔位置安置于索塔顶部和塔柱、横梁相交汇的区域，以方便以后的日常养护。
(4)墩柱BIM模型的建造：一般情况下，墩柱的内部都是实心构造。在墩柱的BIM模型成型之前，一般先利用Revit系统设计建造一个空心墩柱的截面，之后再利用BIM模型，将墩柱的模拟高度拉至所需要的高度。另外，还需要特别注意要对墩柱结构的精细部位进行处理，最终形成墩柱的BIM模型。
(5)全桥BIM模型的建造：全桥BIM模型的建造，要秉承着“从实际出发”的原则。首先要到建筑施工现场进行调研查看，了解施工区域的周边环境情况、地形地势特点和土质土层变化；之后可以将已经建立好的桥梁基础模型、主梁模型、索塔模型以及墩柱模型一同输入到Revit系统中，并要对这些数据进行再次检查，确保数据的准确性，减少误差和错误的发生；最后，经过Revit系统的分析整合，得出的就是最后整个桥梁的BIM模型。
(6)得到最后的整个桥梁的BIM模型后，要最终对这一模型图进行查漏补缺，分析可能出现的问题与今后施工可能面临的风险，并提出相关解决方案和规避风险的设计。如果发现模型图出现错误，需要立即指出，并重新建立模型。利用BIM技术，可以保证施工质量符合相关规章制度的要求，还可以提高工作效率，节约设计时间。当上述检查、分析都完成后，便可以通过Revit系统将设计好的全桥的BIM模型打印出来，供施工人员在今后的施工过程中使用。
3.3 Autodesk Revit的相关软件系统介绍
(1)Architecture系统：该系统可以更好地重塑建筑实际师脑海中的设计方案，通过将建筑设计师的想法进行分析、整合，最终得到建筑模型。该模型相对于传统建筑模型，更加生动具体且质量更有所保障、参数数据更为准确。此外，Architecture软件还可以为建筑设计师提供相关建筑物的概念，从而保证建筑物从设计到建造、投入使用、后期养护的各个阶段都保持一致性[2]。
(2)MEP系统：MEP系统多被提供给电气、排水以及暖通相关的建筑工程师。这一系统可以更好地为工程师提供精准的测量计算结果、设计方案、数据分析内容以及相关内容的文档储存。电气、排水以及暖通相关的建筑工程师可以充分利用这一系统，进而为电气、排水以及暖通建筑施工工程提供更为精准的施工方案，确保施工的质量，保证工期在规定时间内完成。
(3)Structure系统：这一系统多被应用于结构工程师和建筑设计师的施工过程中，结构工程师和建筑设计师可以利用这一系统精准的设计和建造功能性和整体稳定性兼得的建筑物。通过Structure系统，进一步对建筑施工项目进行模拟和参数数据分析，进而更好地深入了解施工内容，并可以在建筑施工以前预测出建筑物的性能。这一系统也为建造更为高效的建筑物奠定了基础。
3.4 Autodesk Revit的新增特性
(1)Revit Server的增强特性：这一特性可以更好地适用于对中央模型的日常管理中，通过本地加速器连接到更多主机上，从而创建更多的Revit Server网络，进而对中央模型进行控制与管理。
(2)互操作性的增强特性：打破传统模式，在Revit系统的新增特性中，可以将V7和V8的文件格式导入、导出，并呈现到图纸上。此外，还对DWF和DWG的文件导出格式进行了优化，这在一定程度上增强了互操作性和结果的高效性、可靠性。
(3)IFC支持系统的建立：现阶段，Revit系统已经通过Building Smart国际工业基础类版本2×3的认证，并且符合了包括GSA标准在内的全球行业标准。IFC支持系统的建立，可以更好地与第三方应用程序进行信息交流、信息分析、信息整合以及信息交流，也有利于BIM技术得到普及，应用到各行各业中去。
4 结束语
总的来说，在我国国民经济与建筑行业齐头并进、共同发展的今天，大跨度斜拉桥的建设也登上了建筑舞台，被大家熟知与认可。大跨度斜拉桥的建设可以极大地满足建筑物自身的活力，但也由于跨径距离较大，所以对桥梁的整体稳定性、硬度、抗震能力和抗腐蚀能力要求较高。故如何既能满足大跨度斜拉桥的外观建设，又能满足结构符合国家相关规章制度的要求，一直是建筑行业探讨的热潮。BIM技术作为一种科学的设计方法，在我国已经投入使用的大跨度斜拉桥中的好评率很高，这也证明BIM技术对于大跨度斜拉桥的设计是可行的。但由于缺乏相关科技研究与更多的工程经验，所以BIM技术在大跨度斜拉桥设计中的应用一直未能被普遍应用[5]。但随着我国城市化进程的步伐日益加快，BIM技术的不断优化完善，总有一天，BIM技术将被应用于更多行业领域，最终为我国明经济与国力水平的提高奠定坚实的基础。
参考文献
[1]陈文.基于BIM技术设计理念的应用初探[J].建筑设计管理，2015，（12）： 117-119.
[2]蒋炜葳.浅议Autodesk Revit Architecture软件的设计自由创意性[J].建筑设计管理，2015,（10）：134-136.
[3]杰里・莱瑟林，王新.BIM技术设计的历史探究[J].建筑创作，2014,（06）:212-213.
[4]张晔芝，谢晓慧.铁路特大桥钢箱梁顶推过程受力分析及改善方法[J].中国铁道科学，2016,（03）:101-104.
[5]靳铭宇.浅析Autodesk Revit在中国的发展及局限性[J].华中建筑，2015,（01）：110-112.
论文作者:洪平
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第14期
论文发表时间:2019/10/29
标签：斜拉桥论文; 模型论文; 大跨度论文; 技术论文; 建筑论文; 建筑物论文; 系统论文; 《建筑实践》2019年第14期论文;