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BIM技術(shù)在市政路橋隧工程設計階段的應用研究

2023-08-03 來(lái)源:廣州市市政工程設計研究總院有限公司,廣州 510060 作者:梁甫,黃福杰
本文摘要:依托車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程項目,開(kāi)展市政路橋隧設計的BIM技術(shù)應用,結合工程實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同設計沟拍、可視化設計硬纤、三維設計校核、碰撞檢查、凈空分析、工程量統計與校
  摘要:依托車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程項目案践,開(kāi)展市政路橋隧設計的BIM技術(shù)應用琐醒,結合工程實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同設計欧动、可視化設計、三維設計校核、碰撞檢查、凈空分析、工程量統計與校核等應用研究,充分發(fā)揮BIM三維可視化、信息化的技術(shù)優(yōu)勢,為路橋隧工程設計品質(zhì)與效益的提升提供實(shí)踐經(jīng)驗與參考價(jià)值安在。
 
  關(guān)鍵詞市政工程考喂;BIM;三維協(xié)同;可視化
 
  1引言
 
  隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展香静,城市的建筑强媚、地鐵、道路橋梁、市政管線(xiàn)等構筑物的體量日益增大。因此,市政路橋隧工程的設計條件與內容也在不斷增加,其設計條件不僅受到城市周邊既有構筑物的影響,而且需要考慮城市對未來(lái)道路、地鐵、建筑等的建設需求,同時(shí)受河涌阻斷、城市空間有限等自然條件的制約,并要兼顧城市景觀(guān)的要求;其設計內容通常包括交通、道路、橋梁、隧道、排水、建筑、景觀(guān)綠化、通風(fēng)、照明等眾多專(zhuān)業(yè)[1-3]。面對如此復雜多變的工程約束條件以及多專(zhuān)業(yè)的設計,傳統設計手段往往由于其基于二維平面線(xiàn)條表達而難以做到全面兼顧,甚至很難處理異形結構婆沟、特殊景觀(guān)要求等復雜情況,易出現溝通效率低、設計表達不準確、專(zhuān)業(yè)內及專(zhuān)業(yè)間錯漏碰缺、校核和更改難、工程量統計工作量龐大且易錯等問(wèn)題[4-6]。
 
  針對傳統二維設計的種種痛點(diǎn),本文以車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程為依托凉灯,在設計階段引入BIM(建筑信息模型)設計手段,利用信息技術(shù)為傳統二維設計賦能,拓展三維可視化設計思路,梳理和總結路橋隧工程項目中BIM技術(shù)的應用價(jià)值和具體應用的實(shí)踐經(jīng)驗。
 
  2工程概況
 
  車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程由科韻路至新港東路,道路等級設計為規劃城市主干路,道路總長(cháng)2.2km,起到聯(lián)系起廣州市海珠區、天河區、番禺區的重要作用栏怯。本項目不僅涉及到道路工程、橋梁工程、交通工程、排水工程,還包含隧道、消防給水、管線(xiàn)遷改與管線(xiàn)綜合孙论、電力管溝、照明、通風(fēng)、景觀(guān)綠化等工程內容,涉及專(zhuān)業(yè)多且工程體量龐大;同時(shí),工程跨越或下穿既有道路秃闸、運營(yíng)地鐵、市政管線(xiàn)、城市河涌堤岸、國家濕地公園等,且受周邊油站扑夷、光纜電纜、商場(chǎng)建筑物等多因素影響,邊界制約條件眾多;此外,工程設計存在較多變寬變高鋼箱梁,構件繁多,精確設計難专材,施工工藝復雜而施工精度要求高。基于上述工程情況,本項目采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維可視化設計,統籌多專(zhuān)業(yè)間的協(xié)同設計,驗證并優(yōu)化傳統二維設計方案。
 
  3設計階段中BIM的主要應用
 
  3.1三維協(xié)同設計
 
  市政路橋項目涉及道路墓律、橋梁、隧道杨藏、給排水等多專(zhuān)業(yè)的同步設計,專(zhuān)業(yè)內及專(zhuān)業(yè)間的銜接點(diǎn)、交叉設計點(diǎn)等復雜位置多,且常常涉及到因專(zhuān)業(yè)間設計協(xié)調、業(yè)主意見(jiàn)等導致設計變更。為避免專(zhuān)業(yè)協(xié)調錯亂、提高設計質(zhì)量和效率,在項目中采用Bentley公司的ProjectWise設計管理軟件搭建三維設計協(xié)同平臺[7],如圖1。各專(zhuān)業(yè)形成的有效設計資料均集中存儲在協(xié)同工作云平臺,通過(guò)對設計人員的權限管理,實(shí)現多專(zhuān)業(yè)的高效協(xié)同設計。設計人員對各自專(zhuān)業(yè)的工作負責,可以實(shí)時(shí)讀取所需的其他專(zhuān)業(yè)設計資料,其對本專(zhuān)業(yè)設計資料的修改也會(huì )實(shí)時(shí)同步到協(xié)同平臺上,并自動(dòng)地即時(shí)提醒其他設計人員進(jìn)行更新資料。基于搭建的協(xié)同平臺,所有項目成員獲取到的工程數據具有統一性遗读、實(shí)時(shí)性、安全性侣盛、高效性的特點(diǎn)揽公。

 
  圖1多專(zhuān)業(yè)三維設計協(xié)同平臺
 
  3.2可視化設計與應用
 
  項目設計過(guò)程中,伴隨著(zhù)設計思路創(chuàng )建BIM模型嗽围,將設計意圖可視化肆怜,便于設計者間以及其他參與方間的有效溝通交流盗骡,并使得設計過(guò)程處于三維環(huán)境中呜投,略去傳統設計中三維、二維間的切換,減輕設計師空間轉換的思維負擔询嘹,集中更多精力投入到設計過(guò)程中馆截。
 
  尤其對于復雜構件的設計隧帜,BIM可視化設計與應用的重要作用更為凸顯。如本項目中的鋼箱梁橋涉及箱體變寬變高、鋼板變厚、斜交等復雜問(wèn)題,穿孔崖疤、交錯相接的構件多奢浑,并存在眾多形體復雜的鋼橫隔,在傳統二維平立剖設計中易出現圖紙與設計意圖不相符、平立剖圖紙結合成體時(shí)發(fā)生沖突兔魂、復雜空間造型難于在二維圖紙表達等問(wèn)題州藕。而B(niǎo)IM設計的引入,可以更好避免這些沖突問(wèn)題离嬉。如圖2所示姑躲,是立交匝道與主線(xiàn)合流處的節段诽粪,該節段設計要求匝道與主線(xiàn)平面上相切,匝道橫坡由與主線(xiàn)反向扭轉為同向菩放,在全段均須保持標高接順玷锡,傳統的二維設計很難對此扭轉體接順考慮并表達清楚咱漱,設計信息往往在圖紙表達中欠缺、錯亂或丟失畔乙。因此到讽,運用BIM可視化設計,直接在三維模型中滿(mǎn)足如此復雜的扭轉體接順等所有設計條件捣咙,將設計意圖在三維模型中準確地表達目庶,并附帶設計尺寸參數、材料等屬性信息食拗,全面反映和傳遞設計信息贾费,使得參與各方處于一個(gè)更加均衡的設計信息掌握度,從而減少設計溝通偏差并有效提高精細化設計水平、提升設計質(zhì)量。

 
  圖2匝道與主線(xiàn)合流段的可視化設計
 
  3.3設計校核
 
  傳統的二維設計圖紙胯盯,雖經(jīng)過(guò)設計、校核柬新、審核、審定等多層把關(guān),但由于同一構件需要多視圖多圖紙的表達、不同構件須在不同圖紙中呈現,常存在繪圖有誤芋困、各專(zhuān)業(yè)圖紙沖突、設計細節考慮不周等問(wèn)題后豫。BIM應用的過(guò)程,涉及到對工程項目在計算機中的虛擬建造,是一個(gè)用數字化手段模擬工程建造的過(guò)程,從而可以提前發(fā)現如按當前設計圖紙施工建造將遇到的設計問(wèn)題。如圖3所示蜕猫,在橋梁支座附近,按二維設計圖紙創(chuàng )建的鋼箱梁橫隔與底板肋板發(fā)生沖突。經(jīng)檢查,是因為底板在支座附近因受力需要而未穿孔、并設置底板加勁肋,其他部位底板則為節省材料而采取中間穿孔、省去底板肋板的設計帮伙,支座附近的橫隔設計應區別于其他底板穿孔部位的、額外考慮底板與底板肋板的銜接問(wèn)題猜处。經(jīng)反饋設計知掉、復核,此沖突為繪圖有誤所致,且因底板肋板并不與橫隔呈現在同一圖紙而未被發(fā)現。由于本項目路橋體量大且鋼箱梁多穿孔绎彪、拼接的復雜構件,傳統二維設計不可避免地出現多項問(wèn)題内舟。通過(guò)在項目設計階段中采用BIM進(jìn)行設計校核,能有效在施工前暴露設計問(wèn)題评严,并形成BIM設計校核報告钙阐,及時(shí)修改并提升設計的精細化程度、提高設計質(zhì)量。

 
 ∷谏Α(a)調整前(b)調整后
 
  圖3鋼箱梁設計校核
 
  3.4碰撞檢測
 
  碰撞檢測是目前BIM應用中最為成熟、使用最為廣泛的應用之一碱骏。如圖4,通過(guò)BIM三維設計發(fā)現栋盹,黃埔涌橋橋臺擋塊與橋梁上部結構發(fā)生了碰撞。二者的沖突問(wèn)題由于蓋梁和上部結構存在橫坡器贝、縱坡,且箱梁分左右兩幅跋理、腹板傾斜、橋臺與橋梁中心線(xiàn)斜交,很難在二維設計CAD圖紙中被發(fā)現。在本項目中,通過(guò)碰撞檢測發(fā)現了4處隱藏在二維平面圖紙中的擋塊與梁體碰撞問(wèn)題。此外,諸如雨水慈颂、污水、電力管溝等錯綜復雜的管線(xiàn)設計谦疾,人為的理解和計算容易出現錯誤,設計人員間的交流常存在偏差丑掺,二維圖紙難以反映構件在空間的復雜性、更加難以從中驗證空間是否重疊出吹,平立剖等不同圖紙表達間互相矛盾,都常常導致傳統二維設計的碰撞沖突問(wèn)題周偎。而本項目設計中通過(guò)采用BIM技術(shù)將隱藏于二維設計中的沖突問(wèn)題暴露,設計人員能夠快速檢測出三維模型中的碰撞點(diǎn)匣栅,將碰撞的位置、對象以及更改建議等信息匯總成碰撞檢查與校審報告船剧,及時(shí)修改和優(yōu)化設計,提高設計質(zhì)量和效率概荷,避免了施工時(shí)遇到?jīng)_突導致返工和工期延長(cháng)的問(wèn)題。

 
  圖4黃埔涌橋橋臺擋塊與梁體碰撞
 
  3.5凈空分析
 
  由于地理空間規劃受限,市政路橋隧工程中,橋梁敬际、隧道常常出現上跨、下穿既有橋隧和河流等工況,常導致復雜的多路橋隧交叉點(diǎn),甚至涉及到與凈距要求嚴格的既有或規劃地鐵線(xiàn)路的空間交匯,使得設計必須滿(mǎn)足凈高、凈距要求⌒陕溃基于二維設計圖紙的傳統平縱橫設計,難以直觀(guān)地反映空間位置關(guān)系,往往不能全面渔嚷、有效地分析出復雜空間交匯時(shí)的凈高凈距。而基于BIM技術(shù),可以依托BIM虛擬建造得到的項目三維模型,有效、精確地開(kāi)展凈空分析褂省。如圖5,依據規范及業(yè)主對凈空的要求,確定各路段道路建筑限界荧嵌,如掉頭匝道限界取3.5m,圖中立交段限界取4.5m,將道路建筑限界在道路路面上按實(shí)際尺寸實(shí)體化建模万速,以此實(shí)體化的建筑限界與橋梁進(jìn)行沖突檢測,從而對設計凈空要求完成全方位地檢查驗證赃律,對不滿(mǎn)足凈空要求的構件可以快速精準定位并標記,整理形成凈空分析報告,進(jìn)而優(yōu)化設計成果睦焕,防止因凈空富余量過(guò)大而導致工程浪費,也避免出現凈空不足的困境。

 
  圖5凈空分析
 
  3.6工程量統計與校核
 
  本項目中存在大量鋼箱梁橋梁,鋼箱梁用鋼量大萤榔,而近年鋼材等材料價(jià)格持續上揚且波動(dòng)大,使得業(yè)主極其關(guān)注項目的工程量,尤其鋼材用量。但本項目中變高變寬的連續鋼箱梁占大部分,同時(shí)又存在多個(gè)復雜的交叉口銜接段,采用傳統的Excel表格統計其工程量是繁瑣十厢、復雜而費時(shí)的,且容易出現人為的統計錯誤[8]。所以本項目采用BIM技術(shù)進(jìn)行工程量統計與校核谓形,即采用傳統的Excel表格統計方法與BIM工程量統計方法兩種手段并舉,二者得到的結果互為對比、相互校核,確保工程量統計的準確凝毙。通過(guò)二者對比,發(fā)現多處傳統工程量統計結果的問(wèn)題。例如妙声,橋臺的傳統方法統計量與BIM工程統計量相差50.43%,通過(guò)核對傳統方法中的橋臺統計量計算式發(fā)現,工程量表橋臺統計數量存在錯誤赏赔,僅統計了雙橋臺中的單個(gè)橋臺且未計算橋臺擋塊的量;C50、C40混凝土算量分別相差20.28%、39.90%辜色,經(jīng)復查是因為傳統工程量計算時(shí),誤將小箱梁橋面調平層混凝土歸為C50,實(shí)際設計的橋面調平層材料為C40。通過(guò)復核允睹、更正恰荠,二者各項工程量均相符。如表1所示是本項目中鋼箱梁主要鋼材Q370qC的工程量校核表,兩種方法計算值相差最大百分比僅1.28%。兩種方法的應用担贞,保證了工程量統計的可靠性,為工程的成本控制與結算提供了數據支撐。同時(shí)通過(guò)對比發(fā)現,BIM工程量統計有效減少統計工作的復雜性僻梨,避免人為統計的漏算錯算問(wèn)題,并且設計更改時(shí)可以隨BIM模型修改而同步更新統計量,因此更加高效、準確卖鲤。
 
 表1 鋼箱梁Q370qC鋼材BIM工程量校核
 
橋梁名稱(chēng) BIM重量/t 二維設計重量/t 差額比例
科韻路 2,342.25 2362.92 0.88%
黃埔涌 3614.67 3622.03 0.20%
新港東路 2,346.06 2376.37 1.28%
 
 
  4結語(yǔ)
 
  通過(guò)在車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程設計階段中應用BIM技術(shù),針對性地解決工程設計中的復雜問(wèn)題,優(yōu)化傳統二維設計工作成果参漂,提升了項目設計的質(zhì)量與效率,為BIM技術(shù)在項目全生命周期的拓展應用積累實(shí)踐經(jīng)驗與數據基礎,對市政路橋隧項目BIM技術(shù)的應用研究具有實(shí)際參考價(jià)值挥闸。
 
  同時(shí)需要注意到的是瓷暗,目前BIM軟件功能均很難滿(mǎn)足復雜的路橋隧項目的正向設計需求,尤其是二維出圖功能仍然不足,而當下唯一具有法律效應的設計交付成果便是二維設計藍圖。因此,BIM技術(shù)更為可觀(guān)的巨大價(jià)值有待通過(guò)不斷地人力投入和技術(shù)研發(fā)形禁,在未來(lái)數字化的工程設計中更耀眼地綻放。
 
  參考文獻
 
  [1]劉智敏,王英,孫靜,賈英杰,高日.BIM技術(shù)在橋梁工程設計階段的應用研究[J].北京交通大學(xué)學(xué)報,2015,39(06):80-84.
 
  [2]張斌.基于Bentley市政快速路BIM正向設計應用研究[D].青島理工大學(xué),2018.
 
  [3]何則干,黃福杰,張為民.BIM技術(shù)在大型立交工程的應用研究[J].公路冶锤,2019了赵,(2):174-179.
 
  [4]周游,陳建豐,范宇豐,夏詩(shī)畫(huà).BIM技術(shù)在市政立交設計階段的應用研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2019,38(07):60-65.
 
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  [6]黃福杰,何則干,張為民,劉珊珊.BIM技術(shù)在沉管隧道工程設計中的應用研究[J].現代隧道技術(shù),2020,57(03):43-48.
 
  [7]王達.BIM技術(shù)在橋梁全生命周期中的應用研究[D].吉林大學(xué),2018.
 
  [8]劉均利,張聰,薛飛宇,劉亢,歐陽(yáng)平.BIM技術(shù)在重慶曾家巖嘉陵江大橋設計中的應用[J].世界橋梁,2020,48(02):71-76.

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專(zhuān)  題
 
 
 
封面人物
市場(chǎng)周刊
2024-04
出刊日期:2024-04
出刊周期:每月
總481期
出刊日期:(2014 07 08)
出刊周期:每周
 
 
 
 

BIM技術(shù)在市政路橋隧工程設計階段的應用研究

廣州市市政工程設計研究總院有限公司,廣州 510060

  摘要:依托車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程項目,開(kāi)展市政路橋隧設計的BIM技術(shù)應用,結合工程實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)三維協(xié)同設計漠趁、可視化設計、三維設計校核、碰撞檢查、凈空分析、工程量統計與校核等應用研究偶宫,充分發(fā)揮BIM三維可視化、信息化的技術(shù)優(yōu)勢,為路橋隧工程設計品質(zhì)與效益的提升提供實(shí)踐經(jīng)驗與參考價(jià)值捺疼。

 
  關(guān)鍵詞市政工程;BIM;三維協(xié)同;可視化
 
  1引言
 
  隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展,城市的建筑、地鐵、道路橋梁、市政管線(xiàn)等構筑物的體量日益增大嘲裳。因此,市政路橋隧工程的設計條件與內容也在不斷增加,其設計條件不僅受到城市周邊既有構筑物的影響,而且需要考慮城市對未來(lái)道路苫厦、地鐵、建筑等的建設需求,同時(shí)受河涌阻斷、城市空間有限等自然條件的制約,并要兼顧城市景觀(guān)的要求徐块;其設計內容通常包括交通、道路、橋梁、隧道、排水、建筑泉疆、景觀(guān)綠化净异、通風(fēng)、照明等眾多專(zhuān)業(yè)[1-3]。面對如此復雜多變的工程約束條件以及多專(zhuān)業(yè)的設計比然,傳統設計手段往往由于其基于二維平面線(xiàn)條表達而難以做到全面兼顧,甚至很難處理異形結構、特殊景觀(guān)要求等復雜情況,易出現溝通效率低宛扒、設計表達不準確挥募、專(zhuān)業(yè)內及專(zhuān)業(yè)間錯漏碰缺、校核和更改難、工程量統計工作量龐大且易錯等問(wèn)題[4-6]。
 
  針對傳統二維設計的種種痛點(diǎn),本文以車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程為依托,在設計階段引入BIM(建筑信息模型)設計手段,利用信息技術(shù)為傳統二維設計賦能歇肖,拓展三維可視化設計思路那蚌,梳理和總結路橋隧工程項目中BIM技術(shù)的應用價(jià)值和具體應用的實(shí)踐經(jīng)驗。
 
  2工程概況
 
  車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程由科韻路至新港東路,道路等級設計為規劃城市主干路,道路總長(cháng)2.2km,起到聯(lián)系起廣州市海珠區、天河區、番禺區的重要作用匕积。本項目不僅涉及到道路工程箩掖、橋梁工程、交通工程、排水工程,還包含隧道、消防給水、管線(xiàn)遷改與管線(xiàn)綜合、電力管溝、照明棺蛾、通風(fēng)午衰、景觀(guān)綠化等工程內容,涉及專(zhuān)業(yè)多且工程體量龐大;同時(shí),工程跨越或下穿既有道路、運營(yíng)地鐵、市政管線(xiàn)、城市河涌堤岸丸臀、國家濕地公園等驳棱,且受周邊油站址漏、光纜電纜、商場(chǎng)建筑物等多因素影響,邊界制約條件眾多;此外,工程設計存在較多變寬變高鋼箱梁,構件繁多,精確設計難,施工工藝復雜而施工精度要求高坦妙≈枳基于上述工程情況骂烟,本項目采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維可視化設計,統籌多專(zhuān)業(yè)間的協(xié)同設計,驗證并優(yōu)化傳統二維設計方案。
 
  3設計階段中BIM的主要應用
 
  3.1三維協(xié)同設計
 
  市政路橋項目涉及道路、橋梁、隧道、給排水等多專(zhuān)業(yè)的同步設計,專(zhuān)業(yè)內及專(zhuān)業(yè)間的銜接點(diǎn)诫舅、交叉設計點(diǎn)等復雜位置多彭卵,且常常涉及到因專(zhuān)業(yè)間設計協(xié)調、業(yè)主意見(jiàn)等導致設計變更。為避免專(zhuān)業(yè)協(xié)調錯亂、提高設計質(zhì)量和效率,在項目中采用Bentley公司的ProjectWise設計管理軟件搭建三維設計協(xié)同平臺[7]脸狸,如圖1洞坑。各專(zhuān)業(yè)形成的有效設計資料均集中存儲在協(xié)同工作云平臺,通過(guò)對設計人員的權限管理,實(shí)現多專(zhuān)業(yè)的高效協(xié)同設計。設計人員對各自專(zhuān)業(yè)的工作負責,可以實(shí)時(shí)讀取所需的其他專(zhuān)業(yè)設計資料献幔,其對本專(zhuān)業(yè)設計資料的修改也會(huì )實(shí)時(shí)同步到協(xié)同平臺上,并自動(dòng)地即時(shí)提醒其他設計人員進(jìn)行更新資料。基于搭建的協(xié)同平臺,所有項目成員獲取到的工程數據具有統一性、實(shí)時(shí)性、安全性、高效性的特點(diǎn)。

 
  圖1多專(zhuān)業(yè)三維設計協(xié)同平臺
 
  3.2可視化設計與應用
 
  項目設計過(guò)程中,伴隨著(zhù)設計思路創(chuàng )建BIM模型,將設計意圖可視化,便于設計者間以及其他參與方間的有效溝通交流,并使得設計過(guò)程處于三維環(huán)境中,略去傳統設計中三維、二維間的切換,減輕設計師空間轉換的思維負擔,集中更多精力投入到設計過(guò)程中。
 
  尤其對于復雜構件的設計嚷掠,BIM可視化設計與應用的重要作用更為凸顯豌蟋。如本項目中的鋼箱梁橋涉及箱體變寬變高杜恰、鋼板變厚搂物、斜交等復雜問(wèn)題演苍,穿孔、交錯相接的構件多,并存在眾多形體復雜的鋼橫隔,在傳統二維平立剖設計中易出現圖紙與設計意圖不相符碉咆、平立剖圖紙結合成體時(shí)發(fā)生沖突渤闷、復雜空間造型難于在二維圖紙表達等問(wèn)題滓玖。而B(niǎo)IM設計的引入塌瑞,可以更好避免這些沖突問(wèn)題。如圖2所示,是立交匝道與主線(xiàn)合流處的節段,該節段設計要求匝道與主線(xiàn)平面上相切愁淀,匝道橫坡由與主線(xiàn)反向扭轉為同向苇葫,在全段均須保持標高接順,傳統的二維設計很難對此扭轉體接順考慮并表達清楚养砾,設計信息往往在圖紙表達中欠缺、錯亂或丟失。因此,運用BIM可視化設計,直接在三維模型中滿(mǎn)足如此復雜的扭轉體接順等所有設計條件,將設計意圖在三維模型中準確地表達径候,并附帶設計尺寸參數、材料等屬性信息,全面反映和傳遞設計信息,使得參與各方處于一個(gè)更加均衡的設計信息掌握度,從而減少設計溝通偏差并有效提高精細化設計水平陋窗、提升設計質(zhì)量。

 
  圖2匝道與主線(xiàn)合流段的可視化設計
 
  3.3設計校核
 
  傳統的二維設計圖紙,雖經(jīng)過(guò)設計、校核忙拍、審核凿食、審定等多層把關(guān),但由于同一構件需要多視圖多圖紙的表達、不同構件須在不同圖紙中呈現,常存在繪圖有誤、各專(zhuān)業(yè)圖紙沖突、設計細節考慮不周等問(wèn)題。BIM應用的過(guò)程,涉及到對工程項目在計算機中的虛擬建造,是一個(gè)用數字化手段模擬工程建造的過(guò)程,從而可以提前發(fā)現如按當前設計圖紙施工建造將遇到的設計問(wèn)題。如圖3所示,在橋梁支座附近,按二維設計圖紙創(chuàng )建的鋼箱梁橫隔與底板肋板發(fā)生沖突。經(jīng)檢查,是因為底板在支座附近因受力需要而未穿孔、并設置底板加勁肋,其他部位底板則為節省材料而采取中間穿孔、省去底板肋板的設計,支座附近的橫隔設計應區別于其他底板穿孔部位的、額外考慮底板與底板肋板的銜接問(wèn)題。經(jīng)反饋設計、復核,此沖突為繪圖有誤所致九卿,且因底板肋板并不與橫隔呈現在同一圖紙而未被發(fā)現灵再。由于本項目路橋體量大且鋼箱梁多穿孔镰掐、拼接的復雜構件,傳統二維設計不可避免地出現多項問(wèn)題。通過(guò)在項目設計階段中采用BIM進(jìn)行設計校核,能有效在施工前暴露設計問(wèn)題,并形成BIM設計校核報告,及時(shí)修改并提升設計的精細化程度、提高設計質(zhì)量。

 
 ∠(a)調整前(b)調整后
 
  圖3鋼箱梁設計校核
 
  3.4碰撞檢測
 
  碰撞檢測是目前BIM應用中最為成熟耀里、使用最為廣泛的應用之一。如圖4,通過(guò)BIM三維設計發(fā)現,黃埔涌橋橋臺擋塊與橋梁上部結構發(fā)生了碰撞。二者的沖突問(wèn)題由于蓋梁和上部結構存在橫坡、縱坡,且箱梁分左右兩幅乱酥、腹板傾斜、橋臺與橋梁中心線(xiàn)斜交,很難在二維設計CAD圖紙中被發(fā)現。在本項目中,通過(guò)碰撞檢測發(fā)現了4處隱藏在二維平面圖紙中的擋塊與梁體碰撞問(wèn)題。此外,諸如雨水奕瓤、污水、電力管溝等錯綜復雜的管線(xiàn)設計,人為的理解和計算容易出現錯誤,設計人員間的交流常存在偏差,二維圖紙難以反映構件在空間的復雜性、更加難以從中驗證空間是否重疊,平立剖等不同圖紙表達間互相矛盾,都常常導致傳統二維設計的碰撞沖突問(wèn)題缭擒。而本項目設計中通過(guò)采用BIM技術(shù)將隱藏于二維設計中的沖突問(wèn)題暴露瞬项,設計人員能夠快速檢測出三維模型中的碰撞點(diǎn),將碰撞的位置、對象以及更改建議等信息匯總成碰撞檢查與校審報告,及時(shí)修改和優(yōu)化設計,提高設計質(zhì)量和效率,避免了施工時(shí)遇到?jīng)_突導致返工和工期延長(cháng)的問(wèn)題。

 
  圖4黃埔涌橋橋臺擋塊與梁體碰撞
 
  3.5凈空分析
 
  由于地理空間規劃受限,市政路橋隧工程中,橋梁、隧道常常出現上跨钦题、下穿既有橋隧和河流等工況,常導致復雜的多路橋隧交叉點(diǎn),甚至涉及到與凈距要求嚴格的既有或規劃地鐵線(xiàn)路的空間交匯,使得設計必須滿(mǎn)足凈高、凈距要求数饿。基于二維設計圖紙的傳統平縱橫設計,難以直觀(guān)地反映空間位置關(guān)系,往往不能全面昨慰、有效地分析出復雜空間交匯時(shí)的凈高凈距。而基于BIM技術(shù),可以依托BIM虛擬建造得到的項目三維模型,有效、精確地開(kāi)展凈空分析赞草。如圖5,依據規范及業(yè)主對凈空的要求,確定各路段道路建筑限界相染,如掉頭匝道限界取3.5m,圖中立交段限界取4.5m,將道路建筑限界在道路路面上按實(shí)際尺寸實(shí)體化建模,以此實(shí)體化的建筑限界與橋梁進(jìn)行沖突檢測,從而對設計凈空要求完成全方位地檢查驗證,對不滿(mǎn)足凈空要求的構件可以快速精準定位并標記,整理形成凈空分析報告身害,進(jìn)而優(yōu)化設計成果,防止因凈空富余量過(guò)大而導致工程浪費,也避免出現凈空不足的困境。

 
  圖5凈空分析
 
  3.6工程量統計與校核
 
  本項目中存在大量鋼箱梁橋梁,鋼箱梁用鋼量大,而近年鋼材等材料價(jià)格持續上揚且波動(dòng)大糙全,使得業(yè)主極其關(guān)注項目的工程量,尤其鋼材用量。但本項目中變高變寬的連續鋼箱梁占大部分,同時(shí)又存在多個(gè)復雜的交叉口銜接段范两,采用傳統的Excel表格統計其工程量是繁瑣、復雜而費時(shí)的,且容易出現人為的統計錯誤[8]。所以本項目采用BIM技術(shù)進(jìn)行工程量統計與校核郎艾,即采用傳統的Excel表格統計方法與BIM工程量統計方法兩種手段并舉,二者得到的結果互為對比、相互校核颓改,確保工程量統計的準確。通過(guò)二者對比,發(fā)現多處傳統工程量統計結果的問(wèn)題牧膨。例如,橋臺的傳統方法統計量與BIM工程統計量相差50.43%,通過(guò)核對傳統方法中的橋臺統計量計算式發(fā)現,工程量表橋臺統計數量存在錯誤拐袜,僅統計了雙橋臺中的單個(gè)橋臺且未計算橋臺擋塊的量;C50、C40混凝土算量分別相差20.28%脯厨、39.90%,經(jīng)復查是因為傳統工程量計算時(shí)偏橙,誤將小箱梁橋面調平層混凝土歸為C50,實(shí)際設計的橋面調平層材料為C40。通過(guò)復核留八、更正,二者各項工程量均相符。如表1所示是本項目中鋼箱梁主要鋼材Q370qC的工程量校核表乍棘,兩種方法計算值相差最大百分比僅1.28%。兩種方法的應用,保證了工程量統計的可靠性搞挣,為工程的成本控制與結算提供了數據支撐。同時(shí)通過(guò)對比發(fā)現,BIM工程量統計有效減少統計工作的復雜性警期,避免人為統計的漏算錯算問(wèn)題,并且設計更改時(shí)可以隨BIM模型修改而同步更新統計量,因此更加高效遭庶、準確。
 
 表1 鋼箱梁Q370qC鋼材BIM工程量校核
 
橋梁名稱(chēng) BIM重量/t 二維設計重量/t 差額比例
科韻路 2,342.25 2362.92 0.88%
黃埔涌 3614.67 3622.03 0.20%
新港東路 2,346.06 2376.37 1.28%
 
 
  4結語(yǔ)
 
  通過(guò)在車(chē)陂路~新滘東路隧道二期工程設計階段中應用BIM技術(shù),針對性地解決工程設計中的復雜問(wèn)題,優(yōu)化傳統二維設計工作成果腊囤,提升了項目設計的質(zhì)量與效率,為BIM技術(shù)在項目全生命周期的拓展應用積累實(shí)踐經(jīng)驗與數據基礎寄兄,對市政路橋隧項目BIM技術(shù)的應用研究具有實(shí)際參考價(jià)值。
 
  同時(shí)需要注意到的是,目前BIM軟件功能均很難滿(mǎn)足復雜的路橋隧項目的正向設計需求耍脊,尤其是二維出圖功能仍然不足,而當下唯一具有法律效應的設計交付成果便是二維設計藍圖。因此,BIM技術(shù)更為可觀(guān)的巨大價(jià)值有待通過(guò)不斷地人力投入和技術(shù)研發(fā),在未來(lái)數字化的工程設計中更耀眼地綻放。
 
  參考文獻
 
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