基于BIM技術(shù)的某斜拉橋應(yīng)用研究

勞從時

摘要：本文論述了某斜拉橋基于BIM技術(shù)在運(yùn)維管理中的流程，完成了項目的建模，模型上傳，模型的參數(shù)關(guān)系，創(chuàng)建二維圖紙以及運(yùn)維管理等工作。通過開發(fā)特有的BIMRUN協(xié)同工作平臺，極大的提升運(yùn)維管理工作的效率和質(zhì)量，切實提高養(yǎng)護(hù)管理精細(xì)化水準(zhǔn)，及時處理現(xiàn)場病害及故障，結(jié)合運(yùn)維APP降低應(yīng)用新技術(shù)的軟硬件投入成本，提升了基于BIM的養(yǎng)護(hù)資料、設(shè)施設(shè)備信息查詢、應(yīng)急事件監(jiān)控指揮的效率與質(zhì)量。

Abstract： This paper discusses the operation and maintenance management process of a cable-stayed bridge based on BIM technology， and completes the project modeling， model uploading， model parameter relationship， two-dimensional drawing creation and operation and maintenance management. By developing unique BIMRUN collaborative work platform， it greatly improves the efficiency of operational management and quality， and improves maintenance management refinement level， deals with diseases and fault timely processing site， and combining with the operational APP， it reduces the hardware and software costs for the application of new technology， and improves the maintenance based on BIM data， facilities， information query， emergency event monitoring efficiency and quality.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);運(yùn)維管理;斜拉橋;運(yùn)維APP

Key words： BIM technology;operation and maintenance management;cable-stayed bridge;operations APP

中圖分類號：TU71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0187-02

0? 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了快速的發(fā)展。但隨之而來的問題也日益凸顯。建筑業(yè)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，具有資源使用量大，參與方數(shù)量多等特點(diǎn)。相較于其他行業(yè)，建筑業(yè)的工藝效率低下，對資源造成極大的浪費(fèi)。無論是在設(shè)計階段、施工階段、竣工階段或使用階段，都需要多方的協(xié)同工作和有效溝通。有效溝通的關(guān)鍵在于多方信息傳遞的準(zhǔn)確性、及時性。顯而易見，在傳統(tǒng)施工工藝中，信息的傳遞由于主客觀因素出現(xiàn)了信息失真、延時等問題。信息的失真、延時對協(xié)同工作造成極大的不便利。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為建筑業(yè)的協(xié)同工作提供了有效的幫助。

1? BIM技術(shù)在橋梁方向的應(yīng)用現(xiàn)狀

橋梁工程往往都是大型復(fù)雜工程，橋梁的類型也多種多樣。這類工程的設(shè)計、施工都是相對復(fù)雜，同時需要考慮復(fù)雜的地理環(huán)境和其他主觀因素的影響，在一定程度上增加了設(shè)計、施工的難度。

隨著BIM技術(shù)日益成熟，它的優(yōu)勢也得到了體現(xiàn)，越來越多的橋梁工程應(yīng)用到BIM技術(shù)。如塞拉利昂公路中的一座橋梁采用BIM技術(shù)對其在設(shè)計階段進(jìn)行應(yīng)用研究，完成了項目建模，設(shè)計檢查，工程量清算，生成二維施工圖以及施工模擬，大幅度提高施工效率，明顯縮短工期[1]。合肥南環(huán)線鋼銅梁柔性拱橋的施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，從協(xié)同工作角度具體闡述在引入BIM技術(shù)后，該橋在生產(chǎn)、安裝等過程的工作效率的提高。合肥新僑機(jī)場高速公路的斜跨拱橋項目中運(yùn)用BIM相關(guān)技術(shù)，解決了吊索箱深化設(shè)計的難題[2]。李學(xué)紅、郭紅領(lǐng)等人提出了將BIM技術(shù)運(yùn)用到橋梁的設(shè)計優(yōu)化和施工優(yōu)化中，研究了項目的可行性和效益性[3]。于金勇、林敏基于實際案例將技術(shù)應(yīng)用于地鐵安裝工程，全面的介紹了BIM技術(shù)給項目各參與方;建設(shè)單位、設(shè)計單位、運(yùn)營單位帶來的轉(zhuǎn)變和效益增長點(diǎn)[4]。

本文以某特大型斜拉橋為例，探索BIM技術(shù)在特大型橋梁運(yùn)維管理中的應(yīng)用方法與模式，利用BIM可視化、可集成、可模擬的特點(diǎn)試點(diǎn)如何改善管養(yǎng)方法、提升管養(yǎng)工作的效率和質(zhì)量。

2? BIM技術(shù)在斜拉橋設(shè)計中的主要應(yīng)用

在設(shè)計階段，應(yīng)用 BIM 技術(shù)依次要經(jīng)過建模，設(shè)置出圖模板，出施工圖，施工模擬，運(yùn)維階段應(yīng)用等主要過程。

2.1 BIM模型創(chuàng)建

綜合考慮運(yùn)維階段對BIM模型的管理細(xì)度要求，對大橋周邊環(huán)境、土建、機(jī)電及監(jiān)測各專業(yè)確定建模標(biāo)準(zhǔn);綜合考慮參數(shù)化建模的便捷性及后續(xù)軟件研發(fā)的便利性，確定建模軟件;確定合理的建模范圍、場景劃分原則、模型參數(shù)、模型材質(zhì)等;創(chuàng)建并形成符合運(yùn)維要求的斜拉橋BIM幾何模型和相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)（靜態(tài)參數(shù)），為后續(xù)BIM應(yīng)用提供基礎(chǔ)。建模深度方面，總體上要滿足LOD500（運(yùn)維模型）的深度，主要的設(shè)施設(shè)備模型需具備，并需關(guān)聯(lián)相關(guān)數(shù)據(jù)、文檔、圖紙等，如構(gòu)件名稱、結(jié)構(gòu)尺寸、材料信息，歷史維護(hù)、更換信息、構(gòu)件圖紙、基礎(chǔ)沉降歷史數(shù)據(jù)。圖1是斜拉橋整體結(jié)構(gòu)模型圖。

2.2 模型上傳

本系統(tǒng)模型使用BIMRUN平臺存儲（圖2 BIM模型儲存示意圖），模型使用Revit插件上傳方式，從建模軟件中直接將模型采用差量更新方式同步到BIMRUN數(shù)據(jù)庫中，以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的形式存儲模型的幾何、屬性信息。模型上傳BIMRUN平臺后，通過API為斜拉橋基于BIM的智能化運(yùn)維管理系統(tǒng)提供圖形引擎支持。

2.3 模型關(guān)聯(lián)的靜態(tài)參數(shù)與資料

模型的主要參數(shù)與資料包括如下形式：設(shè)施設(shè)備的名稱、編碼、設(shè)計技術(shù)指標(biāo)（結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）、施工圖（文檔）、竣工圖（文檔）、設(shè)計變更（文檔）、施工監(jiān)控（文檔）、成橋試驗（文檔）、圖片（文檔）等;以上結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和文檔類數(shù)據(jù)均統(tǒng)一在運(yùn)維管理系統(tǒng)中維護(hù)并與模型關(guān)聯(lián)，維護(hù)方式采用如上圖所示的Excel數(shù)據(jù)初始化表格批量導(dǎo)入維護(hù)。

2.4 設(shè)置出圖模板，創(chuàng)建二維圖紙

通過BIM三維模型，直接生成二維圖紙是BIM的優(yōu)勢之一。模型與圖紙的關(guān)聯(lián)性能夠保證圖紙的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。目前來說，對于此環(huán)節(jié)的最大問題就是建模時間久，工作效率不高。然而對于后期的圖紙質(zhì)量有保證，也正好體現(xiàn)出BIM的應(yīng)用價值。

3? 運(yùn)維管理系統(tǒng)

此斜拉橋的運(yùn)維管理系統(tǒng)服務(wù)器放置在大橋管控中心機(jī)房，并通過網(wǎng)絡(luò)與多個既有系統(tǒng)保持?jǐn)?shù)據(jù)交互。系統(tǒng)使用B/S和M/S混合結(jié)構(gòu)，巡檢養(yǎng)護(hù)人員不僅可在管控中心通過局域網(wǎng)在瀏覽器中訪問系統(tǒng)，也可在公網(wǎng)通達(dá)的任何地方使用瀏覽器或移動APP訪問系統(tǒng)。運(yùn)維管理系統(tǒng)主要功能框架如圖3所示。

3.1 在線中控

該功能使用BIM的可視化特征，集成橋梁運(yùn)行過程中的各類動態(tài)數(shù)據(jù)與報警信息，通過標(biāo)簽、顏色、視頻、數(shù)據(jù)曲線等方式展現(xiàn)相關(guān)信息，實現(xiàn)對橋面交通視頻、橋面交通流量、橋位環(huán)境數(shù)據(jù)、橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)、設(shè)施病害、設(shè)備故障、事件報警等動態(tài)數(shù)據(jù)的三維直觀查看。

3.2 巡檢養(yǎng)護(hù)管理

養(yǎng)護(hù)管理是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)核心部分，也是日常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)更新最為活躍的部分。包含養(yǎng)護(hù)計劃、工單管理、故障管理、缺陷管理。

3.3 應(yīng)急處理

應(yīng)急處置包含報警事件管理、應(yīng)急預(yù)案管理和應(yīng)急事件管理功能。該模塊整合了健康監(jiān)測、交通等信息，可對超速、超載車輛、設(shè)施故障、結(jié)構(gòu)安全狀況進(jìn)行報警和跟蹤監(jiān)測。報警事件管理用于中控登記經(jīng)確認(rèn)的報警事件，該事件會以醒目標(biāo)簽形式在首頁BIM界面中展現(xiàn)。

3.4 運(yùn)維APP

運(yùn)維APP用于給管養(yǎng)人員在外場作業(yè)及移動辦公環(huán)境下，訪問大橋BIM模型、接收大橋相關(guān)的各項指標(biāo)報警信息、掃碼集現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的病害與故障等應(yīng)用，APP使用運(yùn)維管理系統(tǒng)相同的數(shù)據(jù)庫和模型庫，各類數(shù)據(jù)與運(yùn)維管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持同步。

4? 結(jié)論與展望

①利用BIM技術(shù)切實提高了養(yǎng)護(hù)管理精細(xì)化水準(zhǔn)：可實現(xiàn)細(xì)化到具體設(shè)施設(shè)備的精細(xì)化養(yǎng)護(hù)作業(yè)模式，養(yǎng)護(hù)管理的主要工作如養(yǎng)護(hù)計劃、巡檢、故障及缺陷、維修養(yǎng)護(hù)管理等都可與具體的設(shè)施設(shè)備關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)管理的數(shù)字化、信息化。

②巡檢人員通過app可將現(xiàn)場病害及故障照片、視頻上傳至系統(tǒng)，并通過二維碼掃描直接關(guān)聯(lián)到具體的設(shè)施設(shè)備，可以提高病害發(fā)現(xiàn)、維修速度，最大限度減緩病害發(fā)展，使病害在初期就能及時維修，起到預(yù)養(yǎng)護(hù)作用，一定程度上降低了成本。

③模型滿足運(yùn)維的需要，采用高性能跨平臺的圖形引擎，使模型與數(shù)據(jù)的加載速度快捷、模型漫游流暢，為管養(yǎng)人員訪問模型和數(shù)據(jù)降低了軟硬件門檻，降低了應(yīng)用新技術(shù)的軟硬件投入成本，大大提升了基于BIM的養(yǎng)護(hù)資料、設(shè)施設(shè)備信息查詢、應(yīng)急事件監(jiān)控指揮與作業(yè)交底的效率和質(zhì)量。

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