道路橋梁檢測數據結合BIM技術的應用研究

崔龍

安徽省建設工程測試研究院有限責任公司 安徽 合肥 230000

引言

由于橋梁工程所包含的分支項目較多且較為繁雜，無論在設計規劃、施工作業還是后期的運營維護階段，常需要多專業、多部門的協同工作，這就使得各部門間信息的對稱性及快速傳遞得不到保障，加大了橋梁各個階段的控制與管理的難度。隨著近年來互聯網和智能檢測等技術的快速發展，使得工程項目中的實時信息收集與共享變為可能。BIM技術具有信息高度集中、數據實時共享等特點，應用較為廣泛，在房屋建筑和橋梁工程方面也取得了較多成果。

1 BIM技術

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM，該技術在現階段我國工程行業中的應用越來越常見，也得到了高度認可，自2002年提出至今，確實在多個領域發揮出了重要作用。在BIM技術的實際應用中，為了更好地實現三維立體模型的構建和應用，最關鍵的是確保相關信息資料的充分準備，尤其是對于工程項目中涉及的所有構件，都需要準確掌握其幾何信息以及屬性信息，進而才能夠有效進行整體模型的優化構建[1]。從工程項目中BIM技術作用表現上來看，其不僅僅可以在規劃設計環節中發揮較理想的指導作用，往往還能夠較好地服務于全過程的優化管控，積極協助項目管理人員完成工程建設任務。基于當前橋梁工程項目設計工作的開展而言，BIM技術的應用往往可以表現出明顯優勢，具體如下。①BIM技術在橋梁工程項目設計中的應用具備可視化特點，進而也就能明顯降低設計人員的工作壓力，促使設計人員可以在虛擬化的三維立體信息模型上進行設計處理，對于各個信息資料的應用同樣也更為高效有序。在BIM技術的應用下，往往還可以呈現出不同顏色以及大小的各個橋梁工程構件，以此不斷提升橋梁工程結構設計水平，避免了因為設計視覺呈現效果不佳帶來的設計隱患，明顯優于傳統二維平面設計方式。②BIM技術在橋梁工程項目設計中的應用，還能夠表現出較強的計算分析能力，在面臨當前越來越復雜的橋梁工程項目結構體系時，設計人員需要計算分析的內容往往也更為繁雜，進而也就極有可能導致一些錯亂偏差問題出現。但是，在BIM技術的應用下，大量計算分析工作都可以自動化完成，尤其是在工程量統計以及相關造價管理工作開展中，都可以形成更高效的處理效果。③BIM技術在橋梁工程設計中的應用還具備明顯優化效果，能夠全方位優化設計方案，促使橋梁工程項目設計方案具備更強的可行性和協調性，盡可能規避各個設計隱患問題，降低后續施工中出現變更的概率。在BIM技術的應用下，橋梁工程設計方案往往可以形成更理想的優化驗證，尤其是對于虛擬施工模塊的應用，更是可以較好實現對橋梁設計方案的優化審查，及時改進其中存在的缺陷和隱患，以此不斷優化提升設計水平。

2 檢測數據內容不足

①缺乏精準度的檢測標準。道路橋梁工程的檢測其實是一項非常復雜的工程，因為道路橋梁工程本身涉及許多的項目與環節，而檢測工作是要對這些所有的環節都要進行跟進與檢測，確保施工的安全，可是當前并沒有制定標準的道路橋梁內容的細則，所以檢測人員經常不知道自己要檢測的內容，對于檢測內容無法進行深入的檢測。②歷史數據缺失。由于沒有對檢測數據進行系統的管理，很多基礎數據無法獲取和查詢，不利于對設施進行縱向的分析比較，同時也導致了檢測數據利用率低下的情況，一般只使用一次。③數據融合不足，宏觀的看勘察、測量、試驗都會產生檢測數據，而由于行業的不同細分，這些檢測數據往往僅在各自的范圍內使用，很難出現在同一個平臺內，很大程度的阻礙了不同數據間的相關性分析[2]。

3 檢測數據與BIM技術的結合應用

3.1 BIM技術平臺

①工程量統計。Revit軟件可以自動統計項目的工程量。結構柱也按照此類方式進行統計，要注意的是結構柱中的主墩外，其余部分現澆混凝土的強度等級均小于結構框架。②碰撞檢查。碰撞檢查是BIM技術在橋梁結構設計過程中的重要一環。利用BIM軟件進行橋梁設計階段的碰撞檢查，有利于核實和檢查設計圖紙中的錯誤，可以防止施工作業中出現的勘誤。通過構建科學合理的模型，大大降低了施工中出錯的可能性。運行碰撞檢測結束后，會有兩種情況，第一種是無碰撞時會彈出“無檢測到沖突”的提示；第二種是發生碰撞則會出現沖突報告對話欄。針對第二種情況可以導出沖突報告來查看碰撞圖元的類別和ID號，進行碰撞位置核實。在橋梁實際施工過程中，構件間直接發生交錯的實體碰撞值得注意。利用Revit的三維可視化模型，可對混凝土連續梁橋段模型進行碰撞檢測。③模型的圖紙輸出。Revit軟件將生成的混凝土連續梁段施工圖紙，用于實際的施工作業。不同于傳統的圖紙修改的返工方式，Revit軟件不僅可以修改相應模型的不足之處，還可以帶動所有二維圖紙的修改，極大地促進了施工進度，避免了返工帶來的時間和經濟的成本。可以看到橋梁各構件的組成形式及變截面箱梁縱向鋼束的情況。在實際的橋梁工程應用中，施工圖紙主要包含有梁施工圖和柱施工圖。梁施工圖主要包括各類型的模板圖和主要梁段的配筋圖等。在進行BIM軟件設置時要注意注釋內容參數設置的正確性、匹配的族定義、梁的標注等操作，柱施工圖同上。待混凝土連續梁橋段各類型圖紙布置完成后，還可以將二維結構模型導入到CAD軟件中進行修改，聯動兩個畫圖軟件是BIM工程的一大優勢。綜上所述，利用BIM技術平臺可以較大程度地發揮對橋梁的設計和校核的優勢，對材料和構配件的用量有了初步計量，提高了設計人員的工作效率。此外，還要注意協同工作的重要性。④協同工作。協同設計可以借助網絡環境，由多個設計人員一起編制模型，共同完成一項設計任務。因此，實際橋梁工程建設中，協同設計應具有信息快速傳遞、流程布置明晰、工具設施齊全等特點[3]。

3.2 初步設計階段

利用工業BIM工程技術軟件，根據本專業課程的總體方案設計及示意圖，自動完成本專業課程中所有道路、高架及橋梁的工程主體框架結構和輔助基礎設施、管道及隧道路燈等的設計建模，并自動程序生成BIM技術模型相應的建模文檔、工程量成本統計、工程成本估算等報表，繪制模型文檔之后，繪制圖片和工程模擬圖，并繪制高速漫游的工程視頻，從而使各專業的工程設計人員能夠協調好各專業的設計工作，提前對各專業在進行工程設計時可能遇到的各種問題進行準確的分析和預測，從而減少了設計者的時間。持續期預算對整體設計稍做修改。

3.3 制定出詳細的檢測標準

道路橋梁的施工環節多，且周期較長，因此對于檢測部門來說，應當制定出詳細的檢測內容與標準。首先，要對整個道路橋梁施工的環節有一個清晰的了解，然后就是要針對這些環節，分析具體的檢測手段和要使用的檢測技術，制定出一份詳細的標準，從而更好地幫助檢查人員安排自己的檢測工作。其次，針對檢測的員工，檢測部門還應當要做好責任分工，把具體的檢測內容分配到每位員工。

3.4 橋梁整體模型搭建

完成所有構件的單獨建模后，對大橋BIM模型進行整合，考慮到硬件配置問題，采用以鏈接形式進行構件整合，鏈接形式的模型同樣可與其他BIM軟件進行交互。

3.5 施工階段的規劃安排

在橋梁施工階段，存在施工環境的復雜性、預制構件的多樣性和施工進度的不可控性等問題。通過模擬施工進度、施工工序、資源管理、項目構件安裝等進程，確保合理性[4]。施工階段的信息化模擬，具體包含以下內容。①施工過程模擬。施工過程模擬主要包括施工工期模擬和施工動態模擬兩個部分，施工工期模擬中可能會出現工期偏差，當出現該問題時可及時采取動態糾偏措施。提前展示項目施工過程，優化施工關鍵部位建造流程，大大縮短工期。施工動態模擬利用4D模型進行可視化模擬施工過程，通過可視化操作指導，提高作業人員施工效率，為人員安全提供保障。一旦發現施工過程中存在不合理情況，可及時進行方案修改并再次進行模擬，從而確保施工過程安全合理。主要針對某混凝土連續梁橋段進行施工模擬。②調用全自動建模程序中的文件對橋梁模型進行施工階段模擬。③進度模擬優化。還需注意將模型的基本信息與進度計劃相集成，建立依據施工工期天數的進度模擬。BIM技術平臺可依據施工控制要求，通過時間節點，細化施工工序，進行施工進度模擬。項目模擬的時間精確到“天”，并將模擬對象精細到分項工程，并根據施工現場的實際情況進行實時調整，這樣大大提高了進度管理的精細化程度。此外，通過對施工計劃與實際進度的追蹤和對比，能夠得出最佳施工方案，以獲得合理的進度安排，實現資源優化的目的。④建模分析一體化。混凝土橋梁段荷載的受力對合理成橋有著重要影響。因此，本文計算荷載作用下橋梁段的內力變化情況。通過計算結果修訂三維模型，優化構件滿足受力要求，從而實現建模和分析計算高效統一。

4 展望

相比較，道路橋梁工程在這方面的工作還處在初級階段，主要以橋梁結構的BIM建模作為突破點進行逐步推廣，但多以研究為主，實際應用較少。其實早在2016年上海出臺了針對市政道路橋梁的BIM應用標準，為道路橋梁的BIM應用打下了良好的基礎。因此在市政基礎設施中，無論是市政道路橋梁還是城市管網，與BIM技術都能有很多結合方式，并不一定要照搬建筑工程的模式。比如，相比較建筑工況條件，市政橋梁有更多不可預見的不利因素，養護維修是既有道路和橋梁的日常工作，這點與建筑完全不同，然而檢測數據又與養護維修密切相關，基于這樣的特點，恰恰反映了檢測數據與BIM技術結合的重要性[5]。

5 結束語

綜上所述，城市橋梁道路工程是國家重點的大型城市交通基礎工程，保證了我國整個城市的道路交通暢通，也為城市居民日常生活和室外工作活動提供了極大的方便。運用BIM等技術對我國道路主體橋梁進行三維設計和監理分析，可以充分利用工程信息化等多種技術手段，構建橋梁的三維基本模型，實現對橋梁主體結構、設施及各種基本模型，如行人和交通管線等的三維一體化設計管理和實時監控，從根本上有效地改善和持續提高我國道路主體橋梁監理設計及監理分析的服務質量，促進我國現代城市工程建設和經濟發展。