摘要：BIM设计技术是一种利用在计算机中建立工程项目的三维模型进行结构设计的一种新兴技术。该三维模型中包含各种几何信息与非几何信息，是一个建筑信数据库。本文依托于某拟建连续刚构桥充分利用BIM平台可视化、参数化等优势资源，实现了基于BIM技术的桥梁设计方法及BIM模型作为核心设计成果，建立了桥梁工程常用的主梁、桥台、桥墩等构件族库，并实现了该桥的BIM设计模型。
关键词：BIM、Revit、桥梁设计、BIM设计
BIM技术应用于项目全生命周期，作为项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达。
1引言
BIM可理解为基于三维可视化建模软件，在计算机中建立工程项目的三维模型，该三维模型中包含各种几何信息（几何尺寸、标高等）与非几何信息（建筑材料、采购信息、抗火等级、日照强度、钢筋强度、材料物理信息等），是一个建筑信息数据库[1~3]。参与项目的各专业在协同平台上建立BIM模型，根据所需提取模型中的信息，及时共享数据，从项目设计开始，到初步设计，再到施工与后期运营管理等不同阶段均可进行有效的管理，大幅度提高生产效率，减少风险与浪费，这便是BIM技术在建筑全生命周期的基本应用。BIM技术在工程中主要作为一项辅助技术手段，以提升工作效率、减少差错漏碰为目的，并不能直接产生经济效益。通过可视化及工程项目信息的共享，减少设计中存在的差错漏碰并提高信息复用率，削弱各参建方之间的信息孤岛，从而促进参建方之间信息交流，保证各方数据统一，提升生产效率与质量。[4~7]
本文对国内外研究现状充分调研的基础上，充分利用BIM平台可视化、参数化等优势资源，尝试实现BIM在桥梁设计阶段发挥最大作用。通过Revit+Dynamo等参数化平台及相关软件的应用和二次开发，从技术手段上可以实现基于BIM技术的桥梁设计方法及BIM模型作为核心设计成果，建立了桥梁工程常用的主梁、桥台、桥墩等构件族库，并通过参数化赋予构件族物理特征、功能特性及管理要素等相关信息；本文以某拟建连续刚构桥为例，根据本文提出的设计方法，实现该桥的BIM设计，进一步验证了BIM技术在桥梁工程中的可行性、本文提出的设计方法的可实施性以及本文二次开发成果的有效性。
2工程背景
本文以某拟建连续刚构桥为例，根据本文提出的设计方法，实现该桥的BIM设计。以下为最终桥型概述：
①桥梁桥跨布置：连续刚构大桥桥梁全长338m，主桥为（55+100+55）m三跨一联的预应力混凝土连续刚构，下部结构采用矩形实体墩，图1所示为该桥桥型图。
②上部结构：该连续刚构桥采用单箱单室双悬臂变截面箱梁，中点支点处梁高7.0m，边跨直线段及主跨跨中处梁高3.0m，其高跨比分别为1:14.3和1:33.3。箱梁顶宽9.0m，底宽6.0m，箱梁两侧悬臂板长度均为1.5m，悬臂根部厚50cm，悬臂板端部厚15cm。箱梁顶板厚28cm，底板厚度35～140cm，腹板厚度为40cm～60cm，截面转角处均设倒角过渡。全桥划分为56个节段，其零号块长14m。
③下部结构：主墩采用矩形实体墩，横桥向尺寸为6.0m，纵桥向尺寸为3.0m，桥墩下承台均为矩形混凝土承台，承台尺寸为10.2×8.0×3.0m，采用端承式桩基，桩长根据实际抵制设计。
图1某连续刚构桥桥型图
3Revit的建族流程
以Revit平台进行工程项目BIM技术的相关应用，而BIM概念的核心即信息，
在工程项目中信息的载体是三维仿真模型，即三维模型是项目信息化集成的产品。因此建立模型是最为基本也是最为重要的环节，模型精度越高，其实际利用价值越大，但不同阶段应选用不同等级模型，以减少工作量。BIM模型的建立方式实际上是由各种拆分的构件族通过“搭积木”的方式搭积而成，例如，一个桥的模型包括墩柱族、支座族、主梁族、护栏族、桥面铺装族族等。每一族大类又拥有诸多分支，例如主梁族中包含T梁族、箱梁族、空心板、肋板梁族等。族的参数化效果将直接影响模型的质量及后期的相关应用。
族的建立首先将桥梁组成部分进行拆分，基本遵循桥梁的结构组成，符合工程量计量清单及分项工程单元划分，以分项工程单个构件为单位，细化到计量单元；然后由各个分项工程组成部分工程，最终完成整个单位工程工程的建模，图2为桥梁的基本组成。将桥梁不同组成部分建成独立的族，不仅符合桥梁结构的构成，而且对同类形式的构件可由参数化已有标准构件族建立，提升了桥梁建模效率，更方便提取各部的信息。
基于全桥的结构模型，建立全桥钢筋模型。对于一般钢筋利用Revit基础公功能建立，对于难点及异型钢筋采用本文开发外部插件建立。在项目中导入钢筋模型线族，根据设计位置利用Dynamo批量放置，在Revit中一次性将钢筋转换为实体钢筋，对于预应力筋的建立本文通过自适应族来实现，本桥部分钢筋模型及预应力筋如图6所示。
图7 桥梁效果图渲染（一）
图8 桥梁渲染图（二）
通过上述，得到基于BIM技术桥梁设计方法设计阶段的核心交付成果桥梁工程信息化集成的三维仿真模型——全桥BIM模型，模型满足各阶段的精度、使用要求，基于模型可进行二维施工图纸输出、三维技术交底、工程量统计、图纸校核，以及后期可视化施工及配合各参与方完成相关重难点的方案论证与技术交流等多种工程应用，更为工程建设的信息化管理提供设计成果。
对比目前基于CAD的设计方法，本文提出的基于BIM技术桥梁设计方法在设计阶段展现出了如下巨大优势：在初步及施工图设计阶段，信息化集成的桥梁BIM模型作为设计阶段核心交付成果，基于该技术大幅度减少设计中存在的构件间的差错漏碰，自动生成二维施工图纸，联动修改可大幅度提升了设计变更效率，参数化大幅度提高了工程量统计效率，并能提高对工程成本控制的准确性等；目前设计院地勘资料多会存在滞后的问题，而且有专家评审等造成的设计图纸多次变更，增加设计人员工作量，这些都是目前设计技术中普遍存在的问题，基于BIM的桥梁设计可有效改进和完善此类问题。信息化集成的BIM模型作为项目数据库，对后期重难点施工技术的决策提供重要依据，为工程建设的信息化管理提供设计成果。整体来说，基于BIM桥梁信息化设计技术提升了桥梁设计效率和质量，保证了工程进度和质量。
5结论
依托某拟建连续钢构桥为实际工程背景，按照本文提出的基于BIM的桥梁设计方法进行本桥的设计，并对全桥模型赋予参数化信息，实现了桥梁参数化设计，验证了本文提出的设计方法的可行性及与现行设计方法相比的优越性。
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论文作者:张洁
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/28
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