核心看点

沱江大桥主桥采用主跨280m空间双索面组合梁独塔斜拉桥，桥跨布置为50m+ 50m+75m+280m。280m主梁结构采用钢箱梁，175m边跨结构采用混凝土箱梁；形成PK断面的钢混组合梁，通过钢混结合段连接；桥塔总高159m，其中，下塔柱29m、上塔柱130m，为四边空间异形塔柱构成的特大型桥梁；桥面宽68m~79m，桥宽创世界之最。19对斜拉索采用空间反向布置，最大索力超1500t。沱江大桥桥塔设计采用了大量空间异型曲面结构，造型困难，空间反向斜拉索角度变化复杂繁多，常规二维设计难以实现。鉴于以上结构特点，该项目采用了BIM技术进行全过程正向设计。

沱江大桥总体透视效果图

BIM技术应用概况

BIM应用目标

在BIM设计平台上，以三维空间模型为数据源，实现方案、初设及施工图的全过程正向设计。同时，结合参数化设计插件，批量生成不同尺寸的同类族构件，实现BIM模型设计信息高效交互，达到图纸一键生成、工程量实时更新的效果。

为进一步延伸设计服务产业链，搭建方案快速生成系统、研发BIM模型管理系统和数智运维云平台，同时引入了云计算、720云沉浸式全景漫游、BIM+3D打印技术、移动端交互式体验等技术，增加设计体验感和后期管养的便利性，充分发挥BIM模型的附加值。

R+GH+R协同设计平台

经过多年的技术沉淀，通过对平台进行多方面比选，确定采用“R+GH+R”协同设计平台进行全过程设计。该协同平台借助Rhino进行造型设计，通过Grasshopper插件打通传统软件间的数据对接，实现桥梁设计参数在不同设计软件间的信息流通。最后，基于Revit软件平台，对最终模型进行信息编辑和集成，输出rvt格式文件实现BIM的数据交付。

硬件环境

BIM应用硬件环境如表1所示。

表1　硬件环境

BIM技术应用特色及创新

BIM正向设计流程

鉴于沱江大桥结构造型复杂、设计难度大，在设计之初就建立了该项目的BIM应用目标和建模标准。为满足各专业间高效协同的应用需求，制定正向设计作业流程，采用嵌入线型、材质、图层颜色、构件命名及编码等规定的作业模板，规范设计人员的正向设计习惯，确保BIM模型信息的实时交互与高效共享。

正向设计制模标准

BIM模型构建

根据沱江大桥结构特点及创新点，在项目开展前明确采用正向设计手段进行全过程设计，并制定了BIM协同作业流程及信息共享机制，以实现设计高效协同。

基于企业制定的市政工程正向设计标准和项目建筑信息模型交付标准，进行统一的构件管理及信息集成。对BIM模型统一分解为“项目、组件、构件、单元”等各个层级。

结构拆分原则

BIM设计应用

在方案阶段，结合GIS地理信息系统和倾斜摄影技术，快速建立地形地貌模型，将BIM模型融入场地真实环境，综合考虑景观造型和结构力学性能，对桥梁方案进行迭代优化，最终确定项目的实施方案。

在设计过程中，整合了多种轻型虚拟现实技术，搭建全景漫游环境，进行全视角、真实景的在线体验。借助3D打印技术对缩尺桥塔模型进行感官性能分析，体验不同视角的景观效果。利用BIM+VR技术，对实施方案进行直观的视觉感官体验，设计师能够准确把握结构的空间尺度。

针对复杂内部构造，开发了一系列智能化效率工具，进行桥塔钢锚箱、空间拉索及主梁构造等正向设计。同时，BIM模型可批量导出二维设计图纸，统计工程量，提升正向设计效率。

钢锚箱的参数化设计及碰撞检查

设计出图方面，采用“二维+三维+智慧图纸”的出图方式，基于二维码实现了移动端BIM模型的构件管理，各参建方能够快速、准确地了解内部复杂构造；结构计算方面，通过参数化设计手段开发交互接口，实现BIM模型与有限元分析软件的快速传递。借助云渲染技术，快速进行场景效果图及构件三维图渲染，大幅提升出图效率。

智慧图纸

通过上述BIM正向设计相关技术的应用，该项目有效提升了设计效率，保障了设计品质，增强了沟通效果，有效提高了计算交互及正向设计出图效率，具体BIM应用效果详见表2。

表2　BIM应用效果

BIM应用总结

沱江大桥正向设计与BIM应用，基于正向设计协同平台，将BIM模型的参数化、可视化、信息化的特点应用于设计阶段，打通不同设计软件间的“信息壁垒”，实现了设计阶段的高效协同。沱江大桥为超宽桥面空间反拉索的钢混组合梁独塔斜拉桥，采用BIM参数化手段进行方案选型、结构优化及计算分析，实现了以点带面、多点应用的精细化设计。引入云计算技术，整合多种虚拟现实技术，结合正向设计出图标准，形成“三维+二维”的智慧图纸成果，有效提升了设计品质和沟通效率。（本文作者为林同棪国际工程咨询（中国）有限公司李锦、曾勇、陈家勇、李瑞超；重庆市市级机关公房管理处袁诗佳）

参考文献

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