BIM技術在橋梁承載力評定中的應用研究

通訊作者：楊永恒，1987年10月，男，漢族，寧夏銀川人，現任寧夏公路管理中心固原分中心橋梁養護技術，大專。研究方向：道路橋梁。

摘要：當前施工企業在進行橋梁工程建設時，工程的承載力評定工作，是非常重要的一項內容。但是在進行工程評定工作開展時，還存在較多的問題，不僅存在一些操作人員的失誤問題，而且最終的評定結果經常會出現誤差等情況。因此施工企業要引進更加先進的評定技術，才能保證這項工作在開展時更加的順利，減少誤差情況，保證最終結果的準確性。在進行BIM技術應用時，可以促進評定工作進行更好的發展，這項技術的應用優勢比較多，在使用時可以與評定工作進行完美的融合。本文就BIM技術在橋梁承載力評定中的應用進行相關的分析和研究。

關鍵詞：BIM技術;橋梁承載力評定;應用;分析研究

Abstract： When carrying out bridge engineering construction， the assessment of the bearing capacity of the project is very important. However， in the process of engineering evaluation， there are still many problems， such as the error of the operator and the error of the final evaluation results. Therefore， construction companies need to introduce more advanced assessment techniques to ensure the smooth progress of this work， reduce errors， and ensure the accuracy of the final results. The application of BIM technology can promote the development of assessment work. This technology has many application advantages and can be perfectly integrated with the evaluation work. This paper analyzes and studies the application of BIM technology in bridge bearing capacity assessment.

Keywords： BIM technology; bridge bearing capacity assessment; application; analysis and research

一、前言

現階段在對橋梁的荷載進行試驗和承載力評定時，還存在一定的信息管理問題。因此相關人員必須建設信息模型，通過軟件的應用對數據資源進行二次開發。通過對系統框架進行設計，并且搭建相應的應用模塊，構建更加完整的橋梁承載力評定系統。在開展相關工作時，這項系統可以應用到實際的評定工作中，而且系統的應用可行性和效率更高。用過相關的研究表明，在進行系統應用時，可以通過三維可視化的模擬開展實驗，并且將相關的信息和數據，都通過模型進行集成化的管理。從而建立更加完整的信息數據庫，可以為評定工作的開展，提供有效地支持[1]。

二、橋梁承載力評定系統框架建設

在進行系統框架建設時，主要是以開展試驗為目的，對橋梁結構施加荷載作用力，對橋梁結構在不同作用力下的反應，進行實驗和測定。并且根據試驗的結果，對結構承載的能力進行重新驗算，對結構的荷載能力是否符合應用的要求進行判定。在開展荷載試驗時，結構的檢驗系數是評價的直接指標，可以對橋梁結構的應用狀態和理想狀態，進行真實的反映。

在進行檢驗系數計算時，可以按照相應的公式開展操作。通過開展荷載試驗，對結構的檢驗系數進行確定，主要是在試驗開展之前，建立橋梁結構的受力模型，通過開展靜力荷載試驗，對結構的控制截面和測點位置進行布置。還要應用一些傳感器設備進行試驗，可以選擇不同的車輛，通過車輛的荷載作用，對橋梁結構的應變值進行計算[2]。

如圖一所示，在進行結構處理分析的時候，可以建立相關的模型，對測點的位置和相應的數值進行計算。要對實驗過程中，結構的受力情況進行確定，還要對相應的數值和系數進行計算，就要開展靜力荷載試驗。這項試驗通常需要比較多的信息，要通過模型的建立，確定測點的位置和車輛的位置，還要在傳感器設備的作用下，對不同荷載的布置信息進行確定。在進行試驗時，可以對不同作用力下的應變值和撓度值進行計算[3]。

如圖二所示，在開展實驗的過程中，可以應用BIM技術建立評定系統。系統框架結構，主要包括數據層、模型層以及技術層等。

數據層是在管理系統的基礎上建立數據庫。可以對實驗過程中的信息數據進行收集，集中包括傳感器的信息和加載的信息。

在進行模型層建設時，是通過模型的建立，對實驗的情況進行模擬，并且對實驗過程中的數據信息進行管理，從而展現評定的結果，屬于一項重要的平臺。可以通過模型的建立，將所有的信息集中到模型中，并且與數據庫進行關聯。

在進行技術層構建時，可以通過應用程序對接口進行編程，并且對后續的軟件進行開發。在數據庫的支持下，可以建立軟件交互界面，從而實現數據信息的交互和功能的協調[4]。

在進行應用層建立時，主要的應用層內容包括模型的信息管理、實驗的信息管理以及結構的荷載力評定等較多內容。模型的進行管理主要包括模型的建立和轉換，在進行車輛模型建設時，是開展信息管理的基礎內容。可以在現有的模型基礎上，對模型進行轉換，并且對不同測點的理想數值進行測算。在進行實驗信息管理模塊建設時，主要包括實驗情況的模擬和信息的管理。

在開展模擬工作時，可以對試驗中不同車輛的核載情況和傳感器設備的布置方案進行展現。信息管理工作是對不同位置的測點信息進行管理，是在評定工作開展的基礎上，對數據進行進行整理和分析。在進行結構的評定模塊建設時，可以根據實驗過程中的實測數據和模型，對荷載力進行評定和計算，并且與歷史的數據進行對比和分析[5]。

三、應用BIM技術建設的橋梁承載力評定模型

（一）待檢的橋梁模型建設

在進行橋梁承載力評定模型建設時，應用BIM技術，可以通過參數化構件進行模型設計。在進行設計時，要建立參照的表面，對構件的輪廓線進行準確的繪制，通過拉伸作業和放樣作業，以及融合等指令，建設實體模型。要對模型中的構件尺寸進行全面的注釋，還可以添加橋梁結構的技術參數。在進行建設時，可以輸入具體的參數值，生成各個構件，并且對所有的構件進行整合，從而創建更加完整的模型[6]。

（二）檢測車輛模型的建設

在進行模型建設時，要想保證質量信息顯示更加精細，就要創建加載車輛模型。在進行模型建設時，需要添加車牌號參數和車輛的核載重量以及車輛的軸距等信息內容。在進行建設時，車牌號參數可以對不同的車輛進行區分，通過車輛自身的荷載力，對整體承載力進行真實的反映。在進行車輛軸距添加時，可以對荷載力的分布位置，進行準確的反映[7]。

（三）模型轉換管理

在進行模型轉換時，要提取相應的幾何信息，通過構件的關鍵點和軟件的應用，生成幾何的實體。這種方式在應用時，可以構建更加完整的構件模型，而且建設效率比較高。

如果構建模型的形狀比較復雜，就不能應用這項技術，可以采用另外一種方式進行建設。即獲取構建的模型，對幾何信息進行提取，將其轉換為數據格式。通過邊界的表達對幾何實際的模型，進行具體的描述，將獲取到的實體模型變成命令流。在進行信息提取時，不僅存在幾何信息，還存在一些物理信息。這個模型在應用時，在對象的屬性中，儲存了有關建模所需要的非幾何信息，對橋梁的有限元進行分析時，需要從存儲的非幾何信息中，提取可以對結構進行分析的物理信息，包括密度、數據和彈性模量信息。系統在進行信息匹配時，可以對模型中的幾何信息和物理信息進行編號和轉換。在進行有限元模型建設之前，需要對相應的信息進行匹配。在匹配的過程中，對所有的模型進行編號，并且對構件模型進行關聯。根據構件模型的物理參數，對實體模型對應的構件進行編號，對相應的材質屬性和構件，進行準確地查找，可以賦予材質編號的信息[8]。

四、評定試驗過程中的信息數據管理

在進行評定實驗開展的過程中，需要對不同荷載力下的檢測車空間分布情況，以及軸距和軸重的信息數據等內容，進行詳細的記錄，并且對不同荷載力下的撓度數值和應力信息進行測量[9]。

（一）模擬靜載試驗情況

在進行BIM技術應用時，通過模型的對實驗的情況進行模擬，主要的內容是在橋梁模型上，布設實驗所需要的傳感器設備，并且對不同荷載力的檢測車進行布置。在實驗的過程中，要想對各項數據信息進行查看和編輯，可以對實驗中的檢測車布置情況，采用三維視圖和二維布置相結合的方式進行展示。要在二維的平面上，進行車輛的布置，對試驗中的各項內容進行實時的更新。

如圖三所示，在車輛的布置工作完成之后，可以通過篩選器設備的應用，在三維視圖中對布置情況進行確認。然后通過平面布置圖的查詢，對車輛的尺寸和位置等信息，進行準確的控制。在進行模型傳感器設備應用時，首先要對目標結構的構件進行確定，然后對設備所在結構的表面信息進行選擇。要對網格進行準確的劃分，獲取設備在結構中的相應節點位置，還要將設備添加到橋梁結構中，才能自動的獲取相應的ID[10]。

（二）試驗數據管理

在開展靜力荷載的實驗時，要想完成承載力的評定任務，需要在不同荷載力的車輛作用下，對傳感器設備測量的數值進行明確。還要對橋梁結構上不同位置的傳感器建設位置進行查找，對實驗中的實際測量數值和撓度結果進行記錄。在開展評定工作時，可以通過軟件的應用，根據實驗中的數據信息，進行錄入界面的設計。可以對不同荷載力實驗的實測值進行記錄，然后對信息數據進行上傳和修改。通過添加文本的注釋，對數據信息的應用情況進行準確的查看。在這個基礎上，可以建設相應的數據庫，進行數據信息的管理。這個數據庫的基本功能，包括數據信息的添加和查詢等。在進行信息添加時，可以將提取到的數據信息，上傳到數據庫中。在開展信息查詢工作時，可以選擇不同試驗的數據信息和傳感器設備，通過列表視圖對已經記錄的信息記錄進行查詢。在進行信息修改時，可以搜索相應的關鍵詞，對數據信息進行修改，修改后的數據信息會在數據庫中實時更新，并且在列表視圖中進行展示。

五、應用BIM技術開展橋梁承載力評定工作

應用BIM技術對橋梁結構的承載力進行評定，相關的工作，主要包括建立實驗信息管理模塊，對傳感器設備的信息和不同荷載力下的檢測設備位置及操作信息進行獲取，還可以通過模型結合管理模塊的應用，對現有模型信息進行獲取。根據測點的信息和檢測車的位置信息，對荷載輸入與相應的輸出信息進行設置。通過模型的分析，對不同荷載力下不同測點的理論計算數值和應變的數值。

在進行實驗信息管理模塊建設時，可以對不同測點的實測彈性變位和應變數值進行計算。通過各測點的理論數值和實測數值，對結構的檢驗系數進行測算，并且根據工作的規定，對橋梁結構的荷載力進行評定。

在開展工作時，可以根據不同測點的結構檢驗系數進行系統的建設，系統可以對系數進行自動的篩選，對系數是否超過標準值進行測算。在進行模型應用時。可以對傳感器設備的建設位置進行定位，并且對設備與相應的結構構件進行查找，并且將最終的測定結果上傳到數據庫中。

數據庫中儲存的信息，主要包括了傳感器設備的ID和實驗情況的描述以及測點的理論數據和實測數值等。在添加傳感器設備和結構構件時，系統可以對傳感器設備的ID進行自動的查找。其中的結構檢驗系數，是不同測點的實測數值和理論數值比，需要通過數值的應用，對最終的結果進行確定，對橋梁結構的承載能力是否符合建設的要求進行判斷。在開展靜力荷載試驗時，橋梁使用期內每次評定結果的信息，都應該上傳到數據庫中。而且每次評定都應該填寫相應的信息數據表，通過對試驗時間和傳感器ID的選擇，對試驗的結果進行比較。如果發現數據存在異常變化，可以對相應的實驗信息進行獲取，并且對數據變化的趨勢圖進行繪制，為后期的養護作業開展，提供有效地依據。

六、試驗結論的驗證

在對橋梁結構承載力評定結果進行驗證時，應該結合相應的信息數據，根據橋梁結構評定模型的應用，對最終的結果進行復查。還可以通過模型信息的管理和實驗信息的管理，對評定的功能進行審核，對系統應用的可行性進行檢驗。可以將這些實驗數據引用到工程實例中，對實驗的結果進行驗算。

七、結語

綜上所述，在進行BIM技術應用時，開展荷載試驗，可以建立三維可視化的模型，對數據信息進行有效地管理。將試驗開展過程中，所展現的信息數據應用到模型中，可以幫助操作人員對試驗的所有程序，進行全面的掌握。在進行技術應用時，還可以建立更加全面的信息數據庫，實現數據信息的錄入和存儲等功能，在進行相關數據查詢和修改時更加的方便，而且可以同步地實現信息的錄入和存儲，避免出現數據丟失等現象。在進行技術應用時，還增加了橋梁結構的分析功能，使得評定工作在開展時更加智能，促進這項工作進行了更好地發展。

參考文獻：

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