BIM技术在公路桥梁设计中的应用浅析

戴智颖

深圳市综合交通设计研究院有限公司

摘要：随着社会经济的持续发展，公路桥梁的建设也越来越多，人们对公路桥梁的要求也在不断变高。因此，本位对BIM技术在国内应用现状进行介绍，并对BIM技术在公路设计中的极大优点进行说明，对其推广的必要性进行分析，然后从公路设计自身的限制、BIM标准缺乏、专业软件缺乏和技术人员的匮乏等方面，对BIM技术所面临的问题和挑战进行分析，并提出相应的解除措施，以供大家参考。

关键词：BIM技术；公路桥梁；应用现状

一、BIM技术在国内应用现状

BIM技术即建筑信息模型技术，建立模型的基础是工程项目的各种相关信息数据，然后通过数字信息模拟建筑物所具有的真实信息，BIM技术是对工程项目物理特性和功能特性进行数字化表达。从2000年之后我国开始引入BIM技术，在过去这10多年里，BIM技术在我国发展迅速，被广泛运用于机械、机电、建筑等领域，许多有影响力的大型工程都用到了BIM技术，例如中信投资的大型项目“中国尊”、天津周大福中心、上海中心大夏等，都用BIM技术进行项目管理。

其中，高度达到600米以上的上海中心大夏是我国第一个全BIM项目，项目利用BIM技术，提升了规划管理水平和建设质量，还大量减少了材料耗损，降低整个工程的成本。在2015年中旬，住建部发布了《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，对BIM技术在建筑领域的重要意义进行强调，明确要求到2020年末甲级勘察设计单位以及特一级施工企业掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。由此可见，我国政府行政层面正采取切实可行的措施，大力推进BIM技术的发展应用。到目前为止，可以认为我国的设计行业经历了两次技术革命，一次是从传统手绘图纸到CAD作图，第二次就是从二维设计到三维甚至是多维，也就是BIM技术。设计行业走进BIM时代，不仅仅是工具和手段的更新，更是设计方法和思维模式的更新。公路行业也积极的尝试，引入并应用BIM技术并取得了一定的成果，2014年，项目建设方为提高邢汾高速公路建设工程的管理水平，联合清华大学开发了“基于BIM的邢汾高速公路4D建设管理系统”，并成功应用于实际工程中。

二、BIM技术在公路设计中应用的优势

在公路工程项目中，设计时施工的根本，合理、科学的设计能够更好的运用到工程之中。公路工程使用传统的2D设计已经开始不适用了，较易出现考虑不周、遗漏等现象，而使用BIM技术能够实现公路设计模拟和优化调整，实现在BIM模型框架下的地形、景观、照明等方面的协同设计，避免出现方案冲突，在提升设计效率的同时节约时间和费用。现今，国内公路设计人员对于BIM技术的理解并不充分，认为BIM只是CAD的3D版而已，但是并非如此，BIM技术贯穿在项目的整个生命周期中，BIM的优势不仅仅体现在设计阶段的作图上，更主要的是在设计优化分析，施工过程可视化模拟，成本协同控制以及后期运营维护上。BIM并不是指某一个软件，而是一种理念——以数据为中心的全生命周期理念。公路是一个空间三维实体，应用BIM技术进行公路设计是今后发展的大趋势。其优势主要有以下几点：

2.1可视化建模

通过软件整合公路设计中的路面信息、路线信息、周边景观信息等，建立出可视化的3D信息模型，对传统CAD图纸无法表达复杂三维形态的问题进行解决。通过借助三维模型，将设计成果直观的显示出来，快速准确的查找出图纸中的错点、遗漏等，减少设计失误，使得二维设计提升成三维可视化设计，能够很好的提高设计质量和设计效率[1]。

2.2精准的工程量计算和分析

提高复合体计算法或平均断面计算法，对原地面线和设计线之间的土方量进行快速计算，还可以利用软件自动生成土方调配表，对挖坑距离进行分析，从而确定缺土坑和弃土推的位置，和要移动的土方量和移动方向。并且还可以从公路模型中提取工程材料数量，进行项目成本及时分析控制。

2.3多领域协同作业

摆脱传统公路设计中相互独立的局面，对平、纵、横设计分离的情况进行处理，提供一体化设计平台，同时让项目参与方在统一的数据平台下协同作业，达到数据共享实现了不同专业间的协同和信息传递功能，提高相互之间的沟通协调能力。

2.4优化性

设计时一个反复修改、优化调整的过程，传统的公路设计吐过出现变更，就需要大量修改相关信息，十分耗费时间和精力，而使用BIM技术，可以在设计阶段对道路的三维动态效果进行查看，使得静态设计转变为动态设计，能够随时查看多种设计方案，通过对比选择合适的方案。进行设计变更时也能随设计方案的改变，自动调整工程量，施工进度等，实现更合理的安排工程资源[2]。

2.5模拟性

通过设置相关参数，在计算机上实现驾驶模拟，让设计人员能够直接感受到坡度、线型、景观等，对于不合理的地方能够及时调整，提升设计质量，在施工期间，还可以通过施工模拟直观反映施工流程，对各项工序进行优化，进行施工进度管理。

三、BIM技术在公路设计中面临的困难

3.1公路工程自身限制

公路工程是一种线性工程，公路工程的基本特点是点多、面广、线长，在进行公路设计时，要对地形、地质、自然环境进行充分考虑，外界环境会影响着设计方案的确定。在此之前，BIM技术通常是用于单个建筑物，对于公路设计这种区域广、跨度大的工程，技术还不是很成熟，对于公路设计中的单个工程较易实现，例如隧道、桥梁等。

3.2BIM标准缺失

BIM技术已经被广泛应用于建筑行业，但是市政和公路行业尚处于迷茫阶段，除了公路工程自身特点现状外，就是建筑行业的BIM技术已经有很成熟的IFC标准，而其他行业暂时没有相关标准。对于公路设计领域，值得我们思考的是，BIM的成果有哪些？BIM出图的标准是什么？这都需要一个规范的行业标准。

3.3缺乏专业软件

BIM技术通俗而言就是在电脑上演示一遍项目，这就要求着每个行业要有专业的BIM技术。在二维时代，就有天正建筑CAD、纬地公路交通辅助设计系统、鸿业市政公路等，正如建筑行业的Revit，公路设计也应当有专业的设计软件，相较国外成熟的BIM技术软件，我国在这方面尚处初级阶段[3]。

3.4缺乏技术人员

现今BIM技术在公路设计方面的推广应用，所面临的最大问题就是技术人员的匮乏，BIM作为新技术理念没有被广泛认同，有部分设计人员觉得公路色剂就是一个线性工程，不用想建筑行业那样专业，会产生专业间冲突、管线碰撞等诸多问题，会觉得不必要去使用和推广，这种错误的心态对BIM技术的推广也有一定的阻碍。

四.解决办法

（1）在公路设计阶段应用BIM和GIS，在结合先进的三维地理信息技术，提升长线工程和大规模区域性工程的管理能力。

（2）对于BIM技术国家尚未颁布相关的标准，应建立出一套标准化体系。

（3）根据设计人员的要求，开发一套操作简单、功能完善的公路BIM设计软件，对设计效率的提升有很大帮助。

（4）为了培养和选拔BIM专业技术人员和高级管理人员，即建筑信息模型工程师，工业和信息化部已经设立BIM技能等级考试，相信在不久的将来，这一问题将得到很好地解决。

五、结语

综上所述，随着公路行业的持续发展，以及市场竞争的日益加剧，公路工程设计也有着更高的要求，现今，政府和各单位都在大力推广BIM技术，在这种环境之下，BIM技术在公路设计中的应用也在渐渐成熟。对于现今所存在的问题，只要积极处理、转化理念，研发出功能完善的BIM技术，培养出专业的BIM技术人才，在今后的公路设计项目中广泛运用BIM技术，一定可以为公路设计带来更好的发展。

参考文献：

杨景麟.论述BIM技术在桥梁设计中的应用[J].山西建筑.2017（33）

姬涛.BIM技术在道路桥梁设计优化方面的应用[J].河南科技.2018（26）

熊四明，肖宇.BIM技术在桥梁设计中的应用[J].山东工业技术.2018（12）