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    讓數據有效傳遞——橋梁BIM的思考與展望
    瀏覽:     發布時間: 2020-03-27    [我要打印]

    針對目前BIM技術的發展,中交公路規劃設計院有限公司主要開展了以下幾個方面的工作:一是政策和標準的制定,二是平臺的研發,三是具體的應用。此外,公規院還重新組建了數字土木研究室,主要包括軟件研發和BIM技術研發等工作。

    標準制定

    公規院目前正在參與編寫三部BIM行業標準,分別是《公路工程信息模型應用統一標準》《公路工程信息模型設計應用標準》《公路工程施工信息模型應用標準》。應用統一標準,對公路工程的分類編碼、數據存儲進行了詳細規定。設計應用標準,包含公路工程的模型審核及交付等內容。2018年12月剛剛通過送審稿評審會。按照交通運輸部的統一安排,計劃在明年下半年或者2020年上半年正式發布這三部行業的BIM標準。公規院負責整個橋梁部分的內容。

    深中通道

    研發深化

    研發方面主要分為兩大板塊,一個是分析平臺,另一個是管理平臺。

    分析平臺。OSIS軟件從2011年開始研發,它是一個類似于TDV和邁達斯的分析軟件。2011年發布OSIS-Tunnel V0.1,2014年發布OSIS-Bridge V0.1,2017年年初發布了OSIS V1.0,2018年 10月份發布了OSIS V2.0。

    港珠澳大橋沉管隧道施工圖設計階段的縱向總體分析均是由OSIS-Tunnel計算。2014年,在OSIS-Tunnel這個軟件基礎上加入了橋梁的一些功能,推出了OSIS-Bridge V0.1這個產品。該產品能夠實現懸索橋、斜拉橋、梁橋等不同橋型的分析計算。通過40余個橋梁項目的應用發現,該軟件能夠滿足施工圖設計要求。采用AASHTO規范的巴拿馬四橋,也正是應用了這個軟件進行計算。

    管理平臺——交通資產管理系統


    管理平臺方面主要有兩個系統,一個是項目管理系統,另一個是基于BIM的交通資產管養信息化系統。項目管理系統作為項目部日常辦公系統,可實現事務管理、項目立項、成本控制、項目管理、員工云端、BIM建設、視頻監控等在線辦理,規范了辦事流程,提高了辦理效率,提升了管理水平?;贐IM的交通資產管養信息化系統主要是,BIM平臺的核心功能為資產清單管理、構件定位及動靜態屬性展示、管養數據展示、應急管理、事件報警等,充分發揮其可視化優勢,形成數據標準化集聚和管理平臺,通過數據的模型化載體進行基于數據的生產管理。這個系統的另一方面是BIM平臺同時支持VR等虛擬現實技術。目前,南京三橋、北盤江大橋、杭州灣大橋、緯三路隧道項目都在使用。

    應用實踐

    目前,公規院在各個領域,包括橋-島-隧集群工程、橋梁工程、建管養一體化工程、公路綜合工程、海外工程、市政工程、建筑工程,都在使用BIM技術,但是側重點都是在設計和運維方面。具體的應用點包括——

    360°全景真三維模型


    1.設計階段
    全面應用
    BIM技術,建立地形、地質、道路、橋梁、隧道、附屬設施等三維信息模型,進行方案優化設計、可視化展示、施工方案模擬等,指導設計人員進行深化設計,最終為施工階段提供準確的BIM模型。

    ①傾斜攝影。真三維地表模型具有高度、長度、面積、角度、坡度、土方量計算等可量測的屬性,實現1:1實景再現。平面和高程相對精度±15cm,為BIM設計提供真三維地表模型數據。

    ②BIM三維地質建模技術。應用BIM、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,實現橋梁全周期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。

    數字化規劃設計總體實施方案

    ③BIM集成化智能化方案比選

    ④BIM設計分析一體化。目前,BIM設計分析一體化主要是在傳統設計中,圖紙模型與計算模型相互割裂。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BIM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。

    ⑤參數化設計

    ⑥精細化設計

    ⑦BIM正向出圖

    ⑧工程量計算

    ⑨檢查與分析。能夠對BIM模型進行碰撞檢查,高效率地檢查出碰撞問題,對實際工程很有經濟效應。能夠生成交互式電子虛擬沙盤,能夠進行道路視距分析與檢查,建筑界限的分析與檢查,標注并檢查凈空與水平距離,此外可以通過二次開發,基于BIM 模型進行多種分析與檢查。

    ⑩BIM技術在裝配式鋼橋通用圖中的應用

    ?在機電專業的應用

    ?可視化與VR

    施工階段BIM技術總體實施方案


    2.施工階段
    基于設計提供的BIM模型,施工管理平臺解決施工中的控制及管理難題,施工交付BIM模型記錄施工數據痕跡,作為運維階段BIM模型的初始狀態,實現數據的全生命周期流動。

    ①施工模擬。對全專業進行施工工序、施工進度、施工工藝,進行施工模擬。

    ②設計/制造/拼裝一體化。

    ③高速公路改擴建交通導改。創新運用BIM技術解決高速公路改擴建實際問題,巧妙地使用BIM技術將施工組織和交通組織緊密結合,進行方案模擬與分析,進行不同階段的交通導改方案的模擬。同時,可以參數化修改方案,為業主提供技術支持。

    運維階段BIM技術總體實施方案

    3.運維階段
    實現全生命周期流動BIM模型,記錄施工中的受力、變形及初始損傷等信息,并基于監控信息實時修正BIM模型,解決健康監測模型的準確性問題?;诮y一管理平臺及運營大數據,實現管養的信息化、智能化。

    ①檢測。以黑山Tara河大橋項目為例。開發的基于BIM的橋梁病害檢測展示一體化系統,大致使用步驟如下:使用三維激光掃描儀(徠卡)對橋梁進行掃描,自動生成大橋三維實體模型;使用“外業記錄系統”的移動終端,現場錄入檢測到的橋梁病害,上傳到系統云端;系統自動將檢測到的病害與模型各構件進行掛接,可直觀化地展示病害所在位置,并且可自動生成檢測報告、歸檔用原始記錄。

    ②監測。以嘉紹大橋項目為例。將建設期形成的橋梁BIM模型與運維期養護管理信息相融合,形成建養一體化橋梁BIM模型。針對多災害作用下橋梁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技術,建立多災害實時感知與傳輸子系統、橋梁監測數據庫系統,為感知結構響應、預測災變行為提供數據支撐。建立智能化巡檢運營養護管理系統和移動端APP系統,實現從數據采集、養護計劃、巡查檢查、養護檢測評定、日常養護、養護工程等集群工程養護業務全過程的信息化管理。利用大數據方法進行管養數據分析挖掘,實現基于監測與檢測數據的橋梁性能綜合評估。

    ③資產管理系統。施工方錄入提交構件質量及危險源信息,系統推送至監理方及業主,實現構件與質量信息關聯,可以隨時查看質量安全信息,提高管理效率。資產管理系統能夠在整個模型實現構建的快速定位;以ID為索引,將模型與數據庫相連,使構件具備包括材料、幾何尺寸等靜態屬性,并附著設計圖紙、施工安裝(時間、廠家等)等必要信息;利用BIM技術將動態數據(如病害、檢查、維修、技術狀況評級等)進行管理、定位和直觀形象化的展示;病害統計圖表與模型構件信息緊密結合;根據知識庫的內置病害等級定義,對統計的病害按照病害等級的排序,讓急需處治的病害能夠自動前置;快速查詢檢查項目任務信息,包括檢查任務的名稱、時間、類型、持續時間等信息;得出技術狀況評定。

    對于橋梁BIM的思考和展望

    BIM技術的應用發展,需要達到橋梁全壽命期BIM應用,實現數據真正的有效傳遞,這樣才能真正實現BIM的價值。未來,尤其在設計方面,如果不能解決標準化和數字化問題,就無法完全體現BIM技術的優勢。所以,BIM技術在未來的發展中,首先要實現標準化和數字化,使整個橋梁工程能夠實現數字化表達。在此基礎之上,通過積累大量的樣本,形成大數據,并通過這些大數據進行智能化的轉換。這些也許就是推進BIM未來發展最主要的兩個方面。

    本文刊載 /《橋梁 · BIM視界》雜志
    作者 / 李毅
    作者單位 / 中交公路規劃設計院有限公司


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