BIM在橋梁后期運營管理的應用

(重慶交通大學 橋梁與隧道工程 重慶 400074)

一、引言

現代信息化意義上的城市橋梁安全管理、特別是大型橋梁的安全管理一般包含以下事務：協調橋梁業務管理、橋梁維護分析診斷、輔助橋梁管理部門正確決策、橋梁安全信息共享以及橋梁管理過程系統化等需求。傳統的橋梁管理體系難以完全實現上述所有功能，因此BIM技術的引入是一種極具前景的嘗試，有望從根本上改善城市大型橋梁安全管理的模式。

二、BIM在安全運營管理中的需求

BIM 在許多管理應用方面表現出明顯優勢，具體可歸納為以下幾個方面：日常安全管理、安全應急管理、異常狀況預警、長期安全管理追蹤分析、管養知識庫以及設備資料一體化管理。

(一)日常安全管理。在橋梁的日常管理中，傳統的城市橋梁運維安全管理系統，需要大量的表格、CAD 圖紙以及文檔資料的形式對相關信息進行存儲和輸出，文件一般以部位或構件編號為依據進行存儲和關聯，彼此之間無時空對應，文件錯誤或數據沖突往往難以發現。而基于 BIM 的橋梁安全管理系統能夠結合空間、時間關系收集、存儲、和共享有關橋梁構件的所有數據，可以提供包括橋梁三維空間視圖在內的多種報表形式，還能對橋梁的關鍵構件和設施安全進行實時監測，有利于高效管理橋梁運行數據。

(二)安全應急管理。現有的城市橋梁安全管理系統通常缺乏有效的安全應急手段，其安全應急預案往往以規章制度等文件的形式給出，需要橋梁管理人員進行現場電話指揮，在面對諸如結構損傷、交通事故、自然災害等在內的具體突發事件時，難以給出全面可靠的應急措施，也不能提前對突發事件進行安全應急模擬預演。橋梁管理人員通常需要在事故第一線掌握情況和進行指揮，各管理部門間缺乏相互溝通平臺，應急管理的反應不夠迅速。而基于BIM的城市橋梁安全管理系統在進行應急管理時，可以利用BIM所特有的三維空間展示和情景動畫模擬功能，鎖定具體的故障區域和上下游構件，為橋梁的應急管理提供相應安全管控預案和安全應急培訓。

(三)異常狀況預警。橋梁管理過程中的數據資料來源眾多、形式多樣，而傳統的城市橋梁安全管理系統又缺乏統一、規范化的數據整合標準，因此很難通過歷史記錄分析、運維數據挖掘等手段對橋梁可能出現的異常情況提前進行預警。基于BIM的城市橋梁安全管理系統把通過自動采集和人工巡檢等手段獲取的數據資料，經過規范化處理后，按照統一的標準輸入核心數據庫中，結合BIM模型更為直觀和綜合地對橋梁構件設施的基礎數據進行記錄、存儲以及分析等操作。

(四)長期安全管理追蹤分析。通過全方位的設施數據積累以及對安全管理措施和制度、安全預案執行情況等的長期追蹤，可以利用BIM的大數據挖掘能力分析當前安全管理策略的有效性和執行風險，并根據目標安全管理水平進行不斷調整，以使橋梁安全服務水平不斷提高、管理方式不斷完善。特別是BIM的安全預案模擬可以根據現實執行情況的反饋不斷修正和完善，比如通過災后分析和經驗總結優化預案。在橋梁安全管理中使用 BIM，符合現今設施管理方式日趨精細化、數據獲取方式日趨多樣化的趨勢，BIM 優秀的數據挖掘和分析潛力以及分析結果的快速表達能力，都將有助于管理人員提升對橋梁安全服務能力的認識并事實上提升橋梁的安全運行水平。

(五)管養知識庫。橋梁結構所處的外界環境惡劣，在結構的服役過程中經常有病害發生，在運維管理中要對這些病害進行歸類、分析，通過關聯維修養護過程，逐步形成管養知識庫。管養知識庫的建立，可以將積累的知識和經驗進行推廣，為以后類似的病害分析、運營管理者反應和處置提供有力的技術支撐 ；同時根據橋梁結構的劣化速率和病害特征，為規范管養步驟和形成標準化作業流程提供基礎，并有針對性地提高管養水平。

(六)設備、資料一體化管理。建立設備臺賬與空間實體對象之間的關聯，系統提供多種方式供用戶快速定位到設備，也可通過模糊搜索的功能，列出所有滿足條件的結果列表，確定并雙擊列表項即可導航至指定的設備。通過不同的快速導航方式，實現設備的快速定位，進而對設備臺賬進行查看、編輯及維護等工作。按照竣工圖紙、驗收資料、歷次檢定試驗、辦公文檔等進行分類，結合施工過程中的過程資料管理，與 BIM 模型關聯，進而在系統集成窗口中實現工程結構信息可追溯、任務單及工作計劃生成，方便維護人員使用。

總結

將BIM技術應用于橋梁養護管理，是實現橋梁全生命周期管理的關鍵所在。以橋梁三維模型為基礎，提取并管理相關信息，實現橋梁的精細化管理。通過BIM技術可視化橋梁的養護信息，并在桌面端和移動端同時實現信息的展示與傳遞，提高橋梁養護管理的效率與質量。

(1)基于BIM模型實現數據的實時更新和修正等功能，使橋梁信息在管養期間得到有效的組織和跟蹤。

(2)建立BIM數據庫，存儲橋梁運營過程中大量的、不同類型的數據，支持項目運行期間動態信息的創建、更新，保證數據的一致性、完整性；建立BIM可視化平臺，實現三維模型以及相關數據信息的可視化展示與查詢。

(3)將大跨度橋梁管養軟件化，形成具有養護計劃提醒、安全預警、結構性能評估、4D模型展示、輔助決策等特定功能的軟件模塊。

(4)BIM模型與橋梁管理系統相結合，形成了基于BIM的集成化、便捷化、直觀化的大跨度橋梁智能化養護管理技術。

綜上所述，BIM未來的發展趨勢是后期的管養運營方面，基于以下幾點原因：(1)在已經建成的橋梁或者是結構建筑中，可以通過BIM系統進行管養和維護，以實現橋梁和建筑的全生命周期管理。(2)對于正在建設的結構和橋梁，要求用BIM建模模擬施工過程，當橋梁和結構建成之后，BIM模型接下來就可以用于橋梁和結構的運營和管養方面。(3)建成一座橋或者一棟大樓需要幾年時間，但是橋梁或者建筑的使用長達幾十年之久，為保證安全使用，通過BIM系統對結構進行管養和維護是必不可少的。(4)對BIM建模的強制性要求，不僅在于結構的設計和施工階段，本質在于更加安全、有效率地對結構進行使用，BIM系統可以在結構后期使用中高效地記錄結構的病害，對結構進行維護。