作者简介：张明(1982—),男,硕士研究生,高等工程师,从事市政道路及桥梁设计事情。;
随着城市化进程的不断加深和人们对美好、便捷生活的需求不断加大，市政道桥工程的培植数量也在逐年增加，这就对市政道桥工程体系的设计提出了更高的哀求[1]。在传统的建筑工程设计事情中，常利用CAD进行图纸设计，各专业之间相互独立，各自设计，缺少有效的沟通折衷。建筑信息模型（BIM）技能能够有效地办理上述问题，BIM技能包含支持所有生命周期过程的完全和足够的信息，并且可以通过打算机运用程序直接阐明[2,3]。基于此，为进一步提高BIM技能在市政桥梁工程中的运用，该文对BIM技能的自身上风及其在市政道桥工程中的运用进行深入剖析，以期为后续干系事情的开展供应借鉴。
1 BIM技能在道桥设计中的关键技能1.1 BIM技能在道桥设计中的运用BIM技能在桥梁设计阶段的运用包括方案设计、协同设计、参数化建模、碰撞检讨以及BIM与打算剖析软件、赞助设计工具和BIM数据库的结合[4]。在桥梁工程设计阶段，通过对桥梁园地的快速建模，实现桥梁设计方案的选择、优化和调度。在协同设计层面，通过BIM协同设计系统，可以将设计职员按照专业分工统一纳入系统进行协同设计，提高设计信息的流转效率[5]。BIM协同设计系统管理的全体设计过程可与其他信息管理系统集成，形成信息化架构，如图1所示。
在桥梁参数化建模层面，借助BIM技能可实现常规标准化桥梁、沉管隧道、主桥紧张构件的参数化。其次，可利用BIM技能建立箱梁、墩轴、根本等桥梁高下构件的三维标准化数据库[6]。根据原有根本材料和线路设计资源，可自动分批完玉成线引桥的设计建模。此外，在桥梁设计碰撞检测方面，设计过程中钢筋、预应力钢筋的碰撞检测，桥梁内举动步伐与隧道内机电管线的碰撞检测，设计阶段其他构件的干涉检测等。
图1 BIM协同设计系统管理架构 下载原图
1.2 BIM技能在桥梁设计中的关键技能利用BIM技能进行桥梁设计过程中，首先，建立参数化的桥梁模型，提取设计参数，自动天生设计剖析软件的命令流。其次，将自动天生的节点、截面等命令流进行组合，添加边界条件，导入到BIM软件中进行剖析打算。通过对模型进行参数化修正，自动天生桥梁构件的指令流程。此外，通过建立局部BIM模型，导入有限元软件并添加边界条件，对局部应力进行剖析。利用BIM技能建立桥梁构造数字模型，实现BIM数字模型与仿真剖析的集成、对接与转换。
2 桥梁设计中BIM参数化建模要点在传统的三维模型中，用户将预制工具放置在模型上，随后通过调度工具的参数，如尺寸或相对位置，直到得到所需的几何形状。而参数化模型事情事理如图2所示，在参数化模型中，用户对工具进行参数化设置，并直接浸染于几何体自身，参数化模型中的工具并非预制，因此可以做到对各个工具进行编辑操作，更具有人性化且更加便捷，并能够根据用户的自主定义供应多种办理方案。参数化模型紧张借助工具与工具间的信息与行为进行连接，能够在打算机中仿照不同参数条件下建筑物培植、利用过程中可能涌现的行为和反应。基于BIM技能的参数化设计事情，能够实现直不雅观展现建筑物，并通过操作获取更加精准的模型。对建筑物进行数据剖析，仿照材料问题、施工过程，通过剖析碰撞检测、空间分配、构造受力剖析等，能够实现桥梁工程的全生命周期管理，减少工程失落误，降落工程造价等。
图2 基于BIM技能的市政道桥参数化建模构造图 下载原图
2.1 上部构造由于输入数据（即桥梁的导向曲线）的分外性，桥面的开拓是桥梁工程参数化最繁芜的部分。参数化建模过程中的勾引曲线如图3所示，由于平面图（或点）列表与剖面图列表大小相同，只需将剖面图投影到每个平面图中即可，至此桥梁工程参数化建模算法已经创建并存储了一个按断面类型划分的列表。然后可以选择将带有边框、人行道（左侧或右侧）、调度过的断面或所有这些元素一起投影到断面列表中。
图3 参数化建模过程中的勾引曲线 下载原图
随后将桥面设计事情中包含的主要参数进行归类，包括跨度数、跨度长度或横截面几何形状等范例参数。如表1所示，给出桥面设置中紧张参数信息，个中前3个参数以数字的形式存在，用于天生桥面最合理的变量，可用于将勾引曲线划分为代表桥梁跨度的子曲线，以及每个跨度的分段数。与传统方法不同的是，用户将通过沿勾引曲线手动放置点来表示分段和跨度的位置，参数化算法只哀求用户知道分段的数量和跨度的长度。系统自身将根据供应的数据自动划分曲线。
桥梁横截面示意图如图4所示，桥梁上部构造参数种类较多，涵盖不同支撑数量、不同跨度以及不同支撑高度等类型。在进行桥体上部构造参数化设置时，可根据实际情形选择不同的参数进行输入。图4各部分参数中，X1、X2与Y1、Y2为轨道尺寸参数，d、k、e、l、f、c、g等为维度参数，详细为桥梁横截面各位置详细尺寸，S1、S2为旁边侧桥面倾斜角度。基于BIM技能的参数化建模方法可输入的参数量较为丰富，能够适应大多数类型的桥梁设计需求。
表1 桥面紧张参数表 下载原图
2.2 下部构造
针对桥梁的下部构造，无论是墩帽、立柱还是地基，在采取BIM技能进行参数化建模过程中，相对较为主要的参数输入是桥梁的导向曲线。参数化建模过程可采取“初始数据-勾引曲线-开始的下部构造构建”过程，在勾引曲线上放置甲板与立柱/柱帽的交界点。该方法只管增加了与文件不一定干系的参数，即跨度的数量和长度，但是却能够达到大略且精确的建模效果。有关下部构造须要输入的紧张参数如表2所示，有关下部构造的参数输入紧张分为三个部分，紧张是墩帽部位、支柱以及根本三部分，三部分的参数等分别包含各个部位的几何参数、位置参数以及尺寸参数等内容。
图4 横截面示意图 下载原图
表2 下部构造参数表 下载原图
跨度长度输入的浸染是为了更好地在勾引曲线中放置相应元素，在每条曲线的末端创建对应跨度的点，然后绘制垂直于勾引曲线并向下定向的直线。此操浸染于放置桥墩帽上部的中央，并考虑桥梁可能的坡度：在实际运用中创造，如果桥梁的坡度为15%，桥面的下部将不再垂直于Z轴，会导致其与桥墩盖顶部的偏移。立柱的几何布局非常大略且合乎逻辑，只需提出范例的参数，如立柱的高下标高、横向立柱的数量及其间距或截面类型及尺寸。三维天生首先是在XY平面上创建柱子的剖面，然后根据需求创建横向柱子数量和柱间中央间隔并进行复制。截面创建完成后，将它们沿着柱子的轴线和标高，沿着勾引曲线放置，然后在截面之间进行材料提取。墩帽部位的天生与立柱的天生过程类似。基于上述建模过程，某工程中所天生的立柱与墩帽部位如图5所示。
图5 某工程下部构造建模示意图 下载原图
3 案例验证3.1 基于BIM技能的桥梁设计建模过程某工程为城市内新建桥梁，为超过一处泄洪道，桥梁上部构造采取预应力混凝土现浇箱梁，下部构造桥墩采取桩柱式桥墩以及桩柱式桥台。桥面为双向2车道，每侧设置人行道以及非机动车道，桥梁全长120 m，该工程BIM技能进行设计建模过程如图6所示，根据设计干系文件，对构造专业、建筑专业和施工专业分别进行建模，并链接成整体模型，根据桥梁构造特点，构造专业和建筑专业紧张分为桥面系统、墩台立柱系统以及根本系统三部分。
图6 建模过程示意图 下载原图
在桥梁设计过程中加入BIM技能，以设计成果的CAD文件利用BIM技能进行参数化建模，对构造的各个组成部分进行了定义，并进行了虚拟创建和构建。按照任何施工任务的基本事理，每个构造部件都被考虑在内（氯丁橡胶支座、基脚、桥墩、大梁和预制构件、桥面、伸缩缝等）。为减少后续设计变更所带来的事情量，该工程对基台中的地基、桥墩和桩帽及其各自的地基、跨度、支撑线和找平、护栏等部位分别进行参数化建模，设置成BIM软件中独立的族。终极建立的桥梁模型如图7所示。
图7 桥梁模型及细节布局图 下载原图
3.2 BIM技能在桥梁设计中的上风BIM方法的利用将确保项目不同阶段之间互不滋扰。为此，有必要创建桥梁和线性工程的模型。一旦模型制作完成，就可以利用Navisworks等程序进行韶光函数滋扰剖析。还可以利用其他剖析手段对所建立模型进行碰撞剖析，以避免不必要的工程投资，在该工程中共创造7处碰撞问题，节省约2%工程投资。
除碰撞检测等技能上风外，该工程还采取BIM技能对所需建筑材料用量进行打算剖析，以达到赞助工程量打算的浸染，个中该工程BIM模型中某部位细部布局如图8所示，采取BIM技能在施工工序仿照的根本上进行工程量统计，能够获取更加精准的建筑材料用量、工期进度等数据，能够实现对项目工期掌握以及项目投资等方面的把控更加精准。
图8 钢筋节点示意图 下载原图
4 结论该文对BIM技能在市政桥梁设计中的运用要点进行了深入剖析，并对BIM技能在市政桥梁设计案例中的运用情形进行研究，所得结论如下：
(1）首先对BIM技能在道桥设计中的运用办法以及关键技能进行研究，剖析了BIM技能上风所在。对BIM参数化建模过程进行详细剖析，得出以勾引曲线为核心的建模办法的紧张过程，以及建模过程中各参数输入的要点等。
(2）对实际工程案例进行剖析，明确了BIM技能在市政桥梁设计建模中的步骤，以及各模型内涵盖的内容，同时结合工程实际对BIM技能的碰撞剖析、工程量打算等方面的技能上风进行详细论述，所建模型对付工程后续施工作业的开展具有辅导性意义。
参考文献[1] 翟晓鹏.BIM技能在市政桥梁设计中的运用[J].江苏建材,2023(3):65-67.
[2] 石成.跨河市政桥梁设计要点剖析[J].城市培植理论研究(电子版),2023(14):99-102.
[3] 刘亚鲁.市政桥梁安全性和耐久性设计剖析[J].建筑技能开拓,2021(4):71-72.
[4] 俞琦.基于BIM平台的市政桥梁工程设计与运用[J].智能城市,2021(18):80-81.
[5] 王树海.BIM技能在市政桥梁设计中的运用[J].大众标准化,2019(14):12+14.
[6] 王野.BIM技能在市政桥梁设计中的运用[J].科技创新导报,2019(14):26-27.
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