王晓靖
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摘要：在市政路桥设计过程中，利用BIM技术进行路桥结构设计，可以使设计中执行效率低、信息沟通难度大、设计量大等问题得到改善。在路桥设计过程中，利用BIM技术可以提高设计效率，节约设计成本，具有较高的推广价值。随着建筑工程建设的不断发展，BIM技术在市政行业、公路行业、铁路行业等均得到了广泛的应用。文章首先对BIM技术的优点进行了分析，然后对BIM技术在路桥工程设计中的应用进行了探讨。
关键词：BIM技术；市政路桥工程；设计阶段；具体应用
在路桥工程建设中，应用BIM技术可以取得良好的效果，对完善设计方案、控制资金投入等都具有积极意义。而路桥的设计工作与施工环节紧密联系，因此其设计质量会对路桥工程建设的整体质量具有直接影响，需要保证设计水平。而在路桥设计中，BIM技术的应用可以将施工过程进行提前模拟，避免施工中出现缺陷，能够有效提升路桥的建设质量。
1BIM的发展与应用现状
1975年，Dr.Chuck Eastman首先提出这一理念，到1992年，Van Nederveen在前人基础上，进一步完善，提出Building Information Model（建筑信息模型）的概念，到1999年，托尔曼教授进一步完善，并命名为Building Information Modeling，也就是今天的BIM。从应用来看，美国领先于世界各国，大多数建筑工程使用BIM进行设计，应用的比例已经高达75%，另一方面，美国对一些重大工程，要求必须使用BIM进行设计；2015年，欧洲指定了2016年使用BIM的最低要求；日本则把BIM的推广列入国家发展计划中；其他亚洲国家对BIM的应用也较为成熟[2]。BIM最初应用于建筑工程中，并取得了不错的效果，直到2010年，首次尝试用BIM解决路桥问题，该项目位于旧金山，欧莱克公司利用BIM对该工程进行模拟设计和施工，取得较好的成果。我国港台地区，也做过相关工作，香港多座地铁车站在设计阶段采用BIM进行设计，台北的捷运万大线，其各个标段均采用BIM进行设计和施工过程模拟，同时也应用到运营维护阶段。我国大陆的BIM起步较晚，但是近几年，在政府以及行业的推动下，掀起学习BIM技术的一股热潮，并且取得了不凡的成绩。2013年，国家首部BIM标准开始向各界征求建议。2007年，清华大学利用BIM技术，对奥运会的3个会场的部分结构进行设计。路桥工程是线形工程，与建筑相比，所面对的因素更加复杂，BIM推广应用也更加复杂，目前，BIM对于路桥工程的应用还不够成熟，即使使用BIM进行建模分析，也多是对部分工程，比如桥梁或者部分路面工程进行BIM建模分析。
2BIM技术在市政路桥设计阶段的作用
BIM技术贯穿工程项目整个过程，包括工程设计、施工及运维管理等。如今在路桥项目设计过程中很多企业还是使用传统的设计方法，也就是二维的CAD系统进行设计，路桥工程的信息使用二维的CAD图纸展示，使得计算机不能够完全的计算出CAD图纸中的相关数据信息。另外在进行图纸的修改过程中，也需要进行模型和图纸的调整，影响了整体的工作效率，同时还容易引发准确率方面的问题。对于传统的设计理念不能够进行协同设计，每一个设计专业都具有自己的设计主线，因此很容易出现构件碰撞的情况。在路桥工程中应用BIM技术不仅能够有效地改善传统的单一设计阶段，同时也能够更好的解决上述的这些问题，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
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3BIM技术在市政路桥设计阶段的应用
3.1建立路桥工程BIM模型
在路桥工程设计阶段，首先建立起BIM模型，BIM模型建立中要确保其精度较高，且充分考虑到施工阶段的应用，提取路桥工程项目涉及的结构部位形成构件对象，该构件对象是固定形式的，利用BIM技术在族概念基础上展开设计工作。可利用BIM技术对自身构件加快进行参数化建模。在建立BIM模型后，要进行模型计算，在路桥工程计算中有两大内容，就是局部模型计算和整体模型计算。进行局部模型计算时，对前期的建模成果可以充分利用起来，缩短所需要的计算时间。进行整体模型计算，可以在路桥工程的整体信息中提取相关的图形数据，但要注意路桥工程计算有一定的特殊性，根据现阶段的计算机理论能力，需要对路桥结构进行简化，然后计算整体模型，使路桥的互联性和数据传递成功率得以加强，提高模型计算效率。
3.2路桥设计合理性分析与冲突检查
在路桥设计阶段，利用BIM模型可以进行设计校核、碰撞检查和工程量的统计。在建模过程中可以及时发现设计中存在的失误和不足，并对其及时进行调整，在施工前对设计方案进行澄清和勘误。同时，通过模板自动生成材料清单，与原始设计进行比对，了解存在的工程量统计问题。BIM技术在路桥工程设计中，一项重要的功能就是对设计方案执行冲突检查。在传统设计工作中对冲突问题的认知，需要设计人员分析二维平面图纸，通过对其沟通论证来了解，这种方式难以直观了解工程实际情况，设计方案中易存在不协调之处。而这样的问题是不利于施工的顺利开展的，会产生较大的成本。因此，在路桥设计中要利用BIM技术进行冲突检查，对模型进行整合、检测其中存在的问题，减少施工中可能出现的失误。
3.3拟定并优化施工方案
BIM技术能实现对路桥工程相应的信息模型的详细构建，在此基础上，能拟定并优化路桥工程施工方案。在路桥设计阶段，可借助BIM技术对路桥施工过程进行模拟展示，并对路桥结构安全进行科学分析，对各类施工方案存在的差异性进行合理表现，有助于合理编制施工方案，并实现对施工方案的优化，能促进路桥施工效率和施工质量实现大幅度提高。
3.4对出图模板进行设置并创建施工图
当前，路桥设计需将设计施工图纸对施工单位进行交付。图纸输出，在路桥工程设计阶段中占据着重要地位。传统的2D设计技术，难以表现出多层次的路桥设计效果。对BIM技术进行应用，能对路桥具备的几何特征进行精准展示，并减少设计过程中的各类表达障碍，精准表达复杂性较强的路桥构造，并对出图模板进行设置，实现对施工图纸的有效创建输出。
3.5工程量统计
对于传统的路桥工程量计算主要是通过CAD图纸进行计算，或者是通过专业的造价软件进行，这样做不仅耗费人力，同时错误率也非常大。而在路桥工程中应用BIM技术，设计人员只需要构建路桥模型就能够进行工程量的统计。BIM技术模型包含所有的信息，通过计算机快速地读取，以表格的形式进行呈现，从而提高了整体的工作效率。而如果整个路桥工程需要对某个模型进行调整，对于混凝土量、钢筋量及预应力钢绞线量等相关构建的类型也能够快速的以表格的形式呈现，能够将材料统计的数量和定额进行结合，根据定额规范进行处理，从而得到工程量的成本，这样一来更好的保证了整体的准确率，也能够提高整体的工作效率。
3.6施工模拟
在路桥工程建设中，对其进行的工程进度管理，需要在书面化和口头化的基础上进行，利用BIM技术可视化的特点，对其施工过程就有了更具体的了解。而编制表格进度计划，通过关联BIM模型，可以使其由二维展示向三位模型的转变，更动态、更直观地施工模拟，便于工作人员更好地掌握施工进度，利用移动端设备可以在施工现场获取实时施工信息，有助于科学协调分配人力资源和设备资源等，达到有效控制施工成本的目的。
4结语
综上所述，在市政路桥工程项目设计过程中，通过利用BIM技术进行设计，可以显著提升路桥设计方案的科学性和准确性，保证路桥结构的设计质量，降低设计成本，提高路桥工程的整体性能，实现了路桥工程建设的持续化发展。
参考文献
[1]潘永杰，赵欣欣，刘晓光，等.桥梁BIM技术应用现状分析与思考[J].中国铁路，2017（12）：72-77.
[2]王蒙，李军华.BIM技术在桥梁工程施工阶段的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2018，14（10）：61-64.
论文作者:王晓靖
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/5
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