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让数据有效传递——桥梁BIM的思考与展望

来源: 桥梁杂志

针对目前BIM技术的发展,中交公路规划设计院有限公司主要开展了以下几个方面的工作:一是政策和标准的制定,二是平台的研发,三是具体的应用。此外,公规院还重新组建了数字土木研究室,主要包括软件研发和BIM技术研发等工作。

标准制定

公规院目前正在参与编写三部BIM行业标准,分别是《公路工程信息模型应用统一标准》《公路工程信息模型设计应用标准》《公路工程施工信息模型应用标准》。应用统一标准,对公路工程的分类编码、数据存储进行了详细规定。设计应用标准,包含公路工程的模型审核及交付等内容。2018年12月刚刚通过送审稿评审会。按照交通运输部的统一安排,计划在明年下半年或者2020年上半年正式发布这三部行业的BIM标准。公规院负责整个桥梁部分的内容。

深中通道

研发深化

研发方面主要分为两大板块,一个是分析平台,另一个是管理平台。

分析平台。OSIS软件从2011年开始研发,它是一个类似于TDV和迈达斯的分析软件。2011年发布OSIS-Tunnel V0.1,2014年发布OSIS-Bridge V0.1,2017年年初发布了OSIS V1.0,2018年 10月份发布了OSIS V2.0。

港珠澳大桥沉管隧道施工图设计阶段的纵向总体分析均是由OSIS-Tunnel计算。2014年,在OSIS-Tunnel这个软件基础上加入了桥梁的一些功能,推出了OSIS-Bridge V0.1这个产品。该产品能够实现悬索桥、斜拉桥、梁桥等不同桥型的分析计算。通过40余个桥梁项目的应用发现,该软件能够满足施工图设计要求。采用AASHTO规范的巴拿马四桥,也正是应用了这个软件进行计算。

管理平台——交通资产管理系统


管理平台方面主要有两个系统,一个是项目管理系统,另一个是基于BIM的交通资产管养信息化系统。项目管理系统作为项目部日常办公系统,可实现事务管理、项目立项、成本控制、项目管理、员工云端、BIM建设、视频监控等在线办理,规范了办事流程,提高了办理效率,提升了管理水平。基于BIM的交通资产管养信息化系统主要是,BIM平台的核心功能为资产清单管理、构件定位及动静态属性展示、管养数据展示、应急管理、事件报警等,充分发挥其可视化优势,形成数据标准化集聚和管理平台,通过数据的模型化载体进行基于数据的生产管理。这个系统的另一方面是BIM平台同时支持VR等虚拟现实技术。目前,南京三桥、北盘江大桥、杭州湾大桥、纬三路隧道项目都在使用。

应用实践

目前,公规院在各个领域,包括桥-岛-隧集群工程、桥梁工程、建管养一体化工程、公路综合工程、海外工程、市政工程、建筑工程,都在使用BIM技术,但是侧重点都是在设计和运维方面。具体的应用点包括——

360°全景真三维模型


1.设计阶段
全面应用BIM技术,建立地形、地质、道路、桥梁、隧道、附属设施等三维信息模型,进行方案优化设计、可视化展示、施工方案模拟等,指导设计人员进行深化设计,最终为施工阶段提供准确的BIM模型。

①倾斜摄影。真三维地表模型具有高度、长度、面积、角度、坡度、土方量计算等可量测的属性,实现1:1实景再现。平面和高程相对精度±15cm,为BIM设计提供真三维地表模型数据。

②BIM三维地质建模技术。应用BIM、多源异构数据集成及移动互联技术,建立桥梁建养一体化平台,实现桥梁全周期的信息共享和动态模拟,进行桥梁运维的准确评估、快速预警和高效决策。

数字化规划设计总体实施方案

③BIM集成化智能化方案比选

④BIM设计分析一体化。目前,BIM设计分析一体化主要是在传统设计中,图纸模型与计算模型相互割裂。研发参数化建模软件,通过参数化建模的方式生成三维模型。同时,模型能导入分析软件进行分析计算,实现高效的全桥设计和分析计算过程。将BIM三维模型局部导入有限元计算软件计算,通过计算结果修订三维模型,从而实现建模和分析计算的高效统一。

⑤参数化设计

⑥精细化设计

⑦BIM正向出图

⑧工程量计算

⑨检查与分析。能够对BIM模型进行碰撞检查,高效率地检查出碰撞问题,对实际工程很有经济效应。能够生成交互式电子虚拟沙盘,能够进行道路视距分析与检查,建筑界限的分析与检查,标注并检查净空与水平距离,此外可以通过二次开发,基于BIM 模型进行多种分析与检查。

⑩BIM技术在装配式钢桥通用图中的应用

⑪在机电专业的应用

⑫可视化与VR

施工阶段BIM技术总体实施方案


2.施工阶段
基于设计提供的BIM模型,施工管理平台解决施工中的控制及管理难题,施工交付BIM模型记录施工数据痕迹,作为运维阶段BIM模型的初始状态,实现数据的全生命周期流动。

①施工模拟。对全专业进行施工工序、施工进度、施工工艺,进行施工模拟。

②设计/制造/拼装一体化。

③高速公路改扩建交通导改。创新运用BIM技术解决高速公路改扩建实际问题,巧妙地使用BIM技术将施工组织和交通组织紧密结合,进行方案模拟与分析,进行不同阶段的交通导改方案的模拟。同时,可以参数化修改方案,为业主提供技术支持。

运维阶段BIM技术总体实施方案

3.运维阶段
实现全生命周期流动BIM模型,记录施工中的受力、变形及初始损伤等信息,并基于监控信息实时修正BIM模型,解决健康监测模型的准确性问题。基于统一管理平台及运营大数据,实现管养的信息化、智能化。

①检测。以黑山Tara河大桥项目为例。开发的基于BIM的桥梁病害检测展示一体化系统,大致使用步骤如下:使用三维激光扫描仪(徕卡)对桥梁进行扫描,自动生成大桥三维实体模型;使用“外业记录系统”的移动终端,现场录入检测到的桥梁病害,上传到系统云端;系统自动将检测到的病害与模型各构件进行挂接,可直观化地展示病害所在位置,并且可自动生成检测报告、归档用原始记录。

②监测。以嘉绍大桥项目为例。将建设期形成的桥梁BIM模型与运维期养护管理信息相融合,形成建养一体化桥梁BIM模型。针对多灾害作用下桥梁工程发生的灾害行为及后果,采用并发采集技术和远程高效传输技术,建立多灾害实时感知与传输子系统、桥梁监测数据库系统,为感知结构响应、预测灾变行为提供数据支撑。建立智能化巡检运营养护管理系统和移动端APP系统,实现从数据采集、养护计划、巡查检查、养护检测评定、日常养护、养护工程等集群工程养护业务全过程的信息化管理。利用大数据方法进行管养数据分析挖掘,实现基于监测与检测数据的桥梁性能综合评估。

③资产管理系统。施工方录入提交构件质量及危险源信息,系统推送至监理方及业主,实现构件与质量信息关联,可以随时查看质量安全信息,提高管理效率。资产管理系统能够在整个模型实现构建的快速定位;以ID为索引,将模型与数据库相连,使构件具备包括材料、几何尺寸等静态属性,并附着设计图纸、施工安装(时间、厂家等)等必要信息;利用BIM技术将动态数据(如病害、检查、维修、技术状况评级等)进行管理、定位和直观形象化的展示;病害统计图表与模型构件信息紧密结合;根据知识库的内置病害等级定义,对统计的病害按照病害等级的排序,让急需处治的病害能够自动前置;快速查询检查项目任务信息,包括检查任务的名称、时间、类型、持续时间等信息;得出技术状况评定。


对于桥梁BIM的思考和展望

BIM技术的应用发展,需要达到桥梁全寿命期BIM应用,实现数据真正的有效传递,这样才能真正实现BIM的价值。未来,尤其在设计方面,如果不能解决标准化和数字化问题,就无法完全体现BIM技术的优势。所以,BIM技术在未来的发展中,首先要实现标准化和数字化,使整个桥梁工程能够实现数字化表达。在此基础之上,通过积累大量的样本,形成大数据,并通过这些大数据进行智能化的转换。这些也许就是推进BIM未来发展最主要的两个方面。

本文刊载 /《桥梁 · BIM视界》杂志
作者 / 李毅
作者单位 / 中交公路规划设计院有限公司


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