BIM技術(shù)在公路工程試驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用

趙 壯

(中交國(guó)通公路工程技術(shù)有限公司，河南 南陽(yáng) 473000)

0 引言

公路工程行業(yè)中，橋梁工程占據(jù)著重要的位置，相比其他工程項(xiàng)目，橋梁是交通運(yùn)輸較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，無(wú)論是橋梁設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)還是施工，都要比其他項(xiàng)目更為復(fù)雜，難度更大。近年來(lái)，隨著公路建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，大跨度橋梁工程數(shù)目越來(lái)越多，橋梁建造難度也隨之加大。21世紀(jì)是信息的時(shí)代，在橋梁試驗(yàn)檢測(cè)中，為檢驗(yàn)橋梁工程安全狀況，一定要靈活而廣泛地應(yīng)用信息技術(shù)，才能保障橋梁質(zhì)量。BIM技術(shù)是虛擬建筑模型的簡(jiǎn)稱(chēng)，BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等特點(diǎn)，在橋梁試驗(yàn)檢測(cè)中的應(yīng)用，可有效提高試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，目前，在公路工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用與推廣。

1 BIM技術(shù)的含義

BIM技術(shù)是由Autodesk公司在2002年首次提出的，自BIM技術(shù)問(wèn)世后，便在建筑工程、管道工程、公路工程等多個(gè)行業(yè)得到了廣泛關(guān)注。BIM技術(shù)是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由充足信息構(gòu)成以支持新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理，并可由計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型，即數(shù)字技術(shù)支撐的對(duì)建筑環(huán)境的生命周期管理。BIM技術(shù)是一種數(shù)據(jù)集成技術(shù)，可將各類(lèi)不同數(shù)據(jù)合理地進(jìn)行集成，數(shù)據(jù)涵蓋不同格式、不同特點(diǎn)、不同來(lái)源等。集成涵蓋邏輯集成、物理集成等。相比CAD，BIM技術(shù)與前者的本質(zhì)區(qū)別在于數(shù)據(jù)集成，只有BIM技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)建筑過(guò)程的數(shù)據(jù)集成，更直觀(guān)地反映工程信息化。其特點(diǎn)如表1所示。

表1 BIM技術(shù)特點(diǎn)

表2 BIM技術(shù)流程

2 橋梁承載力評(píng)定

依據(jù)BIM技術(shù)，在橋梁承載力評(píng)定當(dāng)中，主要流程如表2所示。

BIM系統(tǒng)中可根據(jù)測(cè)點(diǎn)所得校驗(yàn)系數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)將所設(shè)闕值以上的測(cè)點(diǎn)自動(dòng)篩選出來(lái)，并進(jìn)行此測(cè)點(diǎn)傳感器ID的顯示；經(jīng)BIM模型內(nèi)的可定位傳感器及其他構(gòu)件，向信息數(shù)據(jù)庫(kù)傳送評(píng)定結(jié)果，如表3所示。

表3 評(píng)定信息數(shù)據(jù)庫(kù)

在橋梁整個(gè)使用周期當(dāng)中，可在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)每一次的承載力評(píng)定信息，保證評(píng)定結(jié)果和數(shù)據(jù)信息表內(nèi)容相符。通過(guò)對(duì)比分析不同次數(shù)之間的橋梁靜載試驗(yàn)結(jié)果，若結(jié)果數(shù)據(jù)存在較大偏差，便可直接從BIM數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)獲取信息，同時(shí)，還能繪制準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)變化曲線(xiàn)圖，了解變化情況，以便于維修養(yǎng)護(hù)處理。

3 工程概況

本文以某公路預(yù)應(yīng)力混凝土T形鋼構(gòu)橋?yàn)檠芯繉?duì)象，其結(jié)構(gòu)形式為58 m+3×144 m+58 m，通過(guò)BIM技術(shù)建立橋梁承載力評(píng)定系統(tǒng)。

3.1 橋梁BIM模型與有限元模型的建立

根據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)法進(jìn)行橋梁BIM模型的建立，箱梁截面為此橋梁上部結(jié)構(gòu)形式，創(chuàng)建了箱梁族通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)定義構(gòu)件的幾何輪廓，隨后結(jié)合箱梁實(shí)際進(jìn)行頂板和底板弧度、棱角的模擬，沿橋梁縱向，箱梁截面可選擇漸變截面。橋梁BIM模型如圖1所示。

圖1 橋梁BIM模型

通過(guò)BIM模型，可自動(dòng)獲取橋梁的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，了解橋梁的真實(shí)情況。通過(guò)ANSYS軟件，建立橋梁有限元模型，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)換后的橋梁有限元模型

3.2 靜載試驗(yàn)工況模擬和信息管理

在試驗(yàn)時(shí)間和工況確定的情況下，可通過(guò)BIM模型，真實(shí)顯示工況下檢測(cè)車(chē)輛的分布情況。同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)靜載試驗(yàn)所用傳感器的準(zhǔn)確定位，同時(shí)利用ID進(jìn)行傳感器相關(guān)信息的查詢(xún)與使用。

測(cè)點(diǎn)傳感器信息的各項(xiàng)應(yīng)用功能均涵蓋于實(shí)測(cè)信息管理當(dāng)中，例如信息錄入、上傳、查詢(xún)、更新與刪除等。為更詳細(xì)地進(jìn)行分析，決定以工況1-1的應(yīng)變傳感器實(shí)測(cè)信息管理為研究對(duì)象進(jìn)行分析，見(jiàn)圖3。

1)嚴(yán)格按照工程實(shí)際，合理采取符合要求的管理應(yīng)變傳感器，并獲取ID，進(jìn)入管理界面。

2)在對(duì)應(yīng)工況欄下，輸入測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，待上傳數(shù)據(jù)完成后，即可直接傳送到數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

3)通過(guò)工況查詢(xún)功能，便可查找到之前上傳的信息，并修改或刪除掉錯(cuò)誤的信息，保證信息記錄的真實(shí)性、準(zhǔn)確性。

圖3 傳感器信息管理界面

3.3 橋梁承載力評(píng)定

結(jié)合靜載試驗(yàn)記錄信息，例如檢測(cè)車(chē)所在位置、軸重、軸間距等，進(jìn)行檢測(cè)車(chē)靜力效應(yīng)模擬分析，施加豎向荷載，根據(jù)傳感器收集到的信息，在有限模型內(nèi)輸出所需數(shù)據(jù)，如撓度、應(yīng)變等，并由此計(jì)算不同傳感器ID下的實(shí)際情況。本系統(tǒng)可為了解及掌握橋梁承載力評(píng)定的相關(guān)記錄提供方便，為此，本文在分析界面上，選擇了3種不同傳感器ID，對(duì)位于橋梁箱梁截面工況1-1的拉應(yīng)變測(cè)點(diǎn)分析情況，所得結(jié)果如下。

1)傳感器ID為635915，工況1-1下，理論值為2.31，實(shí)測(cè)值為1.49，校驗(yàn)系數(shù)為0.65。

2)傳感器ID為635916，工況1-1下，理論值為2.39，實(shí)測(cè)值為1.62，校驗(yàn)系數(shù)為0.68。

3)傳感器ID為633441，工況1-1下，理論值為1.31，實(shí)測(cè)值為1.23，校驗(yàn)系數(shù)為0.94。

通過(guò)上述分析，計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)范圍在0.65～0.94，所得結(jié)果均小于規(guī)范值1.0，由此，判定橋梁承載力可滿(mǎn)足使用要求。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁工程的特點(diǎn)為規(guī)模大、投資高、施工周期長(zhǎng)，涉及的內(nèi)容相對(duì)復(fù)雜，若不能科學(xué)、有效地做好試驗(yàn)檢測(cè)分析，必定會(huì)影響工程建設(shè)的整體質(zhì)量。應(yīng)用信息技術(shù)不僅能夠提升效率，更能增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，其中，BIM技術(shù)備受人們關(guān)注，將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程試驗(yàn)檢測(cè)當(dāng)中，可有效提高試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)便于查詢(xún)以往歷史檢測(cè)記錄，為后期養(yǎng)護(hù)維修提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。