(一)智慧设计阶段
BIM以其可视化、协调性和可出图性等特征而深受广大建筑设计人员的青睐,美中不足的是只能用以搭建建筑物这一“微观模型”,而无法结合场地地形开展“宏观设计”。为此,智慧桥梁设计融合BIM与GIS两种技术,并辅以无人机倾斜摄影技术,通过定位、融合、建模等技术生成真实的三维场景模型,弥补了BIM技术无法完成宏观场景建模的短板[2]。同时,将BIM技术贯穿于设计的各个环节,从方案阶段到初步设计阶段,再到施工图阶段,不断寻找传统二维设计的难点与痛点,用BIM的思维探索新的解决方法。
1.全局性规划设计,提高桥梁与周围环境的协调性
利用GIS技术构建生成的三维地形地貌场景,可帮助设计人员准确分析桥梁与场地之间的关系,继而从全局的角度完成三维空间规划设计,提高桥梁与周围环境的协调性。同时,三维可视化设计方案,可帮助业主更详细、更直观、更准确地了解桥梁,解决了传统二维方案设计中图纸识读工作量大、设计意图理解偏差、难以建立二维线条与三维建筑之间的联系等一系列问题,减少了设计单位与业主沟通方案的时间,缩短了设计周期,节省了时间成本。
2.参数化建模,实现标准化设计
参数化建模是BIM的核心技术,BIM模型的参数化程度决定了设计的智能化水平。智慧桥梁设计过程中,设计人员充分利用Revit软件,完成参数化建模,提高结构构件的通用性和适用性。在此基础上,调用Civil3D软件中的线路设计信息(包含桥梁桩号、高程等信息),与Revit软件进行数据交互,构建Revit簇库形式的桥梁构件库。最后,设计人员从构件库中调取相关构件,以“搭积木”的方式快速完成桥梁设计,建立直观准确的三维桥梁信息模型,提高设计效率,实现标准化设计。
3.多专业协同设计,提高设计精度
智慧设计完全颠覆了传统的单向性设计模式(该模式的典型特点是“上游设计完成后,才能传递到下游”),采用了新型的平行性设计模式——基于BIM模型的多专业三维协同设计模式。各专业通过服务器同步开展设计,实时协同审查,实现了上下游专业间信息的无缝传递,减少了因各专业沟通不畅或沟通不及时而产生的错、漏、碰、缺问题。同时,BIM技术的碰撞检查功能和三维可视化特点,为用户快速查找构件碰撞位置并完成优化处理提供了方便,大幅度提高了设计精度,保证了设计质量。
4.精确的分析计算,保障桥梁安全性
三维BIM模型可直接导入ANSYS等大型通用有限元分析软件,快速而准确地完成桥梁结构分析计算。该功能不仅有效解决了传统设计中模拟分析不精确的问题,为桥梁工程的安全性和稳定性提供了保障,而且省去了在计算软件中建模的繁琐工作,大幅度缩短了分析计算时间。
(二)智慧建造阶段
待桥梁设计完成后,施工单位便可直接通过协同管理平台调取BIM模型,开展智慧建造。通过不断向模型中录入和更新施工物料、工程质量、施工进度等相关施工信息,实现基于BIM的信息化施工管理。目前信息录入方式以人工录入为主,由于录入信息种类多、数量大,常常使人工录入准确度低、时效性差,严重影响着桥梁施工BIM模型的准确度,为工程质量管理、进度管理和成本管理带来极大不便。