「橋梁BIM」用BIM“智”造橋梁工程

用BIM“智”造橋梁工程

目前，BIM技術在建筑工程中的應用較為成熟，在橋梁建設工程中尚處于發展階段。如何使B I M技術在橋梁建設工程中的價值得到最大化，是目前交通運輸行業的關注焦點之一。

B I M的價值體現在工程建設全生命期實現各方信息交流，根據需求，利用B I M技術提高設計、施工和運維管理效率與質量。

設計階段的應用

在設計階段，B I M的設計方案在預可行性研究報告、工程可行性研究報告以及投標階段，利用衛星或無人機對場地進行快速建模，對橋梁設計方案進行選擇、優化與調整。通過VR（虛擬現實）眼鏡進行身臨其境的瀏覽。通過協同設計、參數化建模、碰撞檢測，與計算機分析軟件相結合，以及相應的輔助軟件，可以更好地體現出BIM在設計階段的價值。

BIM協同設計 通過BIM協同設計系統，將設計人員按專業分工，統一納入系統進行協同設計，可以提高設計信息流轉效率。協同設計系統管理著整個設計流程，并可與企業其他信息管理系統集成，形成設計企業信息化的構架，因此，要重視協同設計。

參數化建模 參數化建?？蓪崿F常規標準化橋梁、沉管隧道以及主橋主要構件的參數化。參數化建模還可建立三維上、下部構件的標準化庫，如箱梁、墩身、基礎等，根據原始基礎資料及線路設計資料，自動化、批量化完成全線引橋橋梁的設計建模。

碰撞檢測 BIM技術還可模擬碰撞檢查，包括設計過程中鋼筋及預應力筋的碰撞檢測，橋上橋內設施、隧道內機電管線的碰撞檢測，以及設計階段其他構件的干涉檢測。

B I M與計算分析軟件結合 在傳統的設計中，圖紙模型與計算模型是相互割裂的。通過B I M與計算分析軟件結合，研發參數化建模軟件，通過參數化建模的方式生成三維模型；同時模型能導入分析軟件進行分析計算，實現高效的全橋設計和分析計算過程；將B I M三維模型局部導入有限元計算軟件計算，通過計算結果修訂三維模型，從而實現建模和分析計算的高效統一。

輔助設計工具 通過輔助設計工具，如B I M地質模型，可實現橋梁、沉管隧道與線路、地形、地質的關聯化；借助地質模型，實現地基承載力的自動計算，隨著結構的移動，可以自動計算樁長。通過輔助軟件，可保證設計更快速地完成，如二維出圖、交通流量分析、工程量統計等功能。

此外，還要建立B I M數據庫，統一管理勘察、設計、建模、分析中的工程數據，為施工以及運維階段數據庫建立奠定基礎，以促進設計階段的BIM技術使用價值最大化。

施工階段的應用

在橋梁建設的施工階段， 鋼構件的制造、預拼裝， 工程的施工策劃， 施工質量驗收管理， 結構狀態監控與動態更新， 資源管理以及數字化校驗與移交，都可以通過BIM技術提高效率。

制造與預拼裝 鋼構件制造一體化有三種方式，其一是在三維模型軟件中，導出二維圖紙來供實際加工使用；其二，應用部分自動化的功能對三維模型進行輔助加工制造，如TeklaStructures所具有的自動套料排版功能生成制造輸出數據；其三，將三維模型以中間數據格式的方式同數控設備進行直接對接，以自動化方式完成對零部件的精確制造。如T e k l a S t r u ctu r e s的.d s t v格式就能夠同F i c e p以及H G G 公司所生產的數控設備直接對接。預拼裝時，在結構零部件生產完畢、實際拼裝的過程中，不可避免地會發生拼裝失敗的情況，可運用B I M技術在虛擬環境中進行拼裝測試，提前發現問題，減少返工和整改而造成的經濟損失，優化裝飾方案，提高放樣精確度，加快施工效率，動態進行施工成果展示等。

4D施工策劃 通過B I M技術進行施工過程模擬，可在施工之前，就能看到并了解整個項目施工的詳細過程和結果，避免不必要的返工所帶來的人力物力消耗，為實際工程項目施工提供經驗和最優的可行方案。通過B I M技術進行施工工藝模擬，可為關鍵施工步驟模擬提供可視化解決方法，解決施工中存在的錯漏碰缺。通過B I M技術結合施工作業指導書、施工仿真動畫，快速地表達施工步驟，可大大減少誤讀，避免質量問題、安全問題，減少返工和整改。

施工質量驗收管理 利用BIM技術可實現手機端和網頁端的質量檢驗和審批流程：施工方可利用APP錄入提交質量檢驗相關信息，通過系統推送至監理方，再經審核后推送至業主驗收，實現施工過程管理無紙化，提高管理效率。

結構狀態監控與動態更新 通過結構監測系統采集數據， 利用已建B I M模型進行仿真分析，并利用橋梁結構損傷識別機理和云端數據庫，及時更新結構自身狀態和力學性能信息，實現結構安全評估和智能預警，并最終為運維階段提供真實可靠的BIM模型信息。

5D資源管理 通過5D工程算量，自動計算整個工程、任意WB S節點在任意時間范圍的工程量以及累計工程量；自動計算指定時間段內相應的人力、材料的計劃用量和實際消耗量；

預測指定日期的資源消耗量，并以此為依據指導采購。計量支付方面，基于施工B I M模型進行計量，保證項目、數量、進度、細目等的準確性；

自動生成驗收申請報告，并附帶相關信息；自動生成計量支付申請報告；

動態顯示項目的計量支付狀態。

數字化校驗與移交 利用三維掃描儀，對構筑物進行三維掃描獲得目標物三維點云數據，通過三維模型與點云模型進行對比和可進行外觀質量復核。利用探傷儀獲得目標物內部缺陷， 進行構件質量復核。施工結束后，將形成一個真實反映建筑物的竣工模型和包含質量、設備、文檔等信息的數據庫，這些將作為施工成果移交到運維階段。

運維階段的應用

在橋梁運營和維護階段， 利用B I M 云平臺和B I M 的各個管養子系統，可以實現更加精細化的管理，體現出BIM技術的實用價值。

橋梁B I M建養一體化云平臺 應用4 D 建模、多源異構數據集成及移動互聯技術，建立橋梁建養一體化平臺，可實現建養全過程的信息共享和動態模擬， 進行橋梁運維的準確評估、快速預警和高效決策。該平臺可解決全壽命周期的可視化信息共享問題，實現橋梁精細化、動態化管理，并可及時“感知橋梁”，在結構危險萌芽階段發出預警。

其中，該平臺的橋梁感知系統，是通過檢測系統，獲得橋梁結構的動態響應及環境等數據信息的；數據傳輸系統通過高效數據訪問通道，實現數據于廣域網中的安全傳輸；中央大數據存儲系統是實現橋梁群現場感知信息的中央云存儲；虛擬鏡像還原系統，將各座橋梁現場服務器環境虛擬化還原到數據中心，實現在國家工程中心近端集中管理分析遠程數據的需求。

橋梁BIM管養系統 該系統中的多災變誘因遠程實時感知傳輸子系統，針對車輛、強風、地震、波浪、水流、船撞、火災等多災害作用下，集群工程發生的災害行為及后果，采用并發采集技術和遠程高效傳輸系統，建立多災變誘因下的集群工程實時感知分析系統，建立高效的橋梁監測實時并發數據采集軟件和實時數據庫系統，感知結構響應、預測災變行為。

數字化巡檢子系統，充分發揮了G I S技術、智能識別技術以及網絡技術等在現代工程中的巨大作用，將智能信息化產品和技術手段融入橋梁運維系統工程中，實現橋梁運營和管理的智能信息化、標準化、規范化。

評估與預警決策子系統，建立橋梁災害作用預警級別與預警閾值，利用大數據方法進行評估預警數據分析挖掘，以及基于監測與檢測數據的橋梁性能綜合評估，研發基于多目標決策方法的遠程決策與管理系統及應急處置技術。