淺析橋梁施工三維模型信息技術(shù)

張小全

（中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司，湖北十堰442000）

1 引言

橋梁工程是我國重點(diǎn)保障工程，其重要性與意義不言而喻。在實(shí)際工程施工中運(yùn)用三維模型信息技術(shù)對施工項(xiàng)目與現(xiàn)場情況進(jìn)行模擬演示，可以從設(shè)計(jì)、成本、質(zhì)量、進(jìn)度等多方面、多角度對工程進(jìn)行問題分析，并且可以提前發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工中的隱患問題與風(fēng)險(xiǎn)弊端，避免了相關(guān)問題的演變發(fā)生。本文通過實(shí)際案例，對三維模型信息技術(shù)的應(yīng)用性進(jìn)行系統(tǒng)闡明，為該技術(shù)日后的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2 我國現(xiàn)階段橋梁施工現(xiàn)狀與發(fā)展方向

目前，由于歷史因素的制約，部分橋梁施工單位依然處在傳統(tǒng)落后的管理狀態(tài)。橋梁施工不同于以往的建筑施工，對施工目標(biāo)的確定、施工現(xiàn)場的建立往往要從多方面綜合考慮，其涉及因素與影響原因諸多，進(jìn)而導(dǎo)致了圖紙方案的變動(dòng)性，無法實(shí)現(xiàn)“三維展示”“模擬施工”與相關(guān)施工信息的采集、整理、分析。因此，基于這種現(xiàn)狀，應(yīng)明確橋梁工程施工管理方式的發(fā)展方向，加大網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)引用與三維模型信息技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工程施工情況與發(fā)展需求，將整體橋梁工程進(jìn)行“三維展示”與“模擬施工”，并采用地理信息系統(tǒng)（GIS）建立相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)庫，對涉及整體橋梁工程的環(huán)境信息、實(shí)際信息、分布狀況進(jìn)行獲取存儲(chǔ)，以將工程方案“三維建?！薄皵?shù)據(jù)分析”“模擬場景”的模式呈現(xiàn)出來，使工程施工管理更為立體化、動(dòng)態(tài)化、視覺化與模擬化。

3 橋梁施工三維模型信息技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

橋梁施工三維模型信息系統(tǒng)的建立基于“三維地理信息數(shù)據(jù)”，通過運(yùn)用三維引擎、SQLlite數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等進(jìn)行相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工程施工模擬化設(shè)計(jì)與推演。該功能對整體橋梁工程的建設(shè)施工與方案設(shè)計(jì)有較大的推動(dòng)作用，且可以對具體施工方案的可行性、合理性進(jìn)行更為科學(xué)性的效率評(píng)估。其特點(diǎn)是可以通過三維動(dòng)畫的形式，將工程施工的流程、場景、測量、環(huán)境進(jìn)行立體化呈現(xiàn)[1]。

4 橋梁施工三維模型信息技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用

通過“模擬施工”的方式將橋梁施工的整體性、過程性進(jìn)行合理性評(píng)估，可以將問題消除在萌芽狀態(tài)。具體如下。

4.1 三維量算

首先，三維量算可以對具體工程目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)性測量計(jì)算，主要包括：橋梁橫向水平距離測量、橋梁縱向垂直距離測量、橋梁三維空間測量等。三維模型信息系統(tǒng)會(huì)將該橋梁目標(biāo)的實(shí)際尺寸進(jìn)行引用，并以1∶1的實(shí)際效果完成精準(zhǔn)測量。

4.2 路徑瀏覽

路徑瀏覽可以為設(shè)計(jì)人員提供多種瀏覽方式，基于三維模型呈現(xiàn)的效果性，對該工程施工項(xiàng)目必須從全局性、角度性、層次性進(jìn)行全面瀏覽。而路徑瀏覽的最大功效就是實(shí)現(xiàn)了不同視角的切合與轉(zhuǎn)換，以“人物”視角為核心標(biāo)準(zhǔn)，以“觀察者”的角度看待問題。因此，路徑瀏覽是三維模型信息技術(shù)的重要突破性體現(xiàn)，也是該技術(shù)的精髓與特征所在。通過導(dǎo)入地下網(wǎng)管模型，實(shí)現(xiàn)了橋體上、下、內(nèi)部與外部的全角度式瀏覽效果。進(jìn)而使設(shè)計(jì)人員更加掌握與了解方案的可行性與問題性，并為決策者起到極為重要的參考作用。

4.3 橋梁三維信息構(gòu)建

針對現(xiàn)階段橋梁施工的復(fù)雜性與高端性，本文對橋梁施工三維模型信息技術(shù)綜合運(yùn)用4D模型、3dsMax、Alternativa3D等相關(guān)計(jì)算機(jī)圖形、模式接口技術(shù)，并依托橋梁三維信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建更為精準(zhǔn)的4D可視化信息模型。具體如下：（1）通過3dsMax、Alternativa3D等進(jìn)行編程繪制，并將橋梁三維模型以立體化方式展示在計(jì)算機(jī)屏幕上。同時(shí)，在該模型載體上，根據(jù)實(shí)際工程施工技術(shù)，加入進(jìn)度信息、質(zhì)量信息、成本信息。（2）針對橋梁主體各個(gè)結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)與構(gòu)造的復(fù)雜程度，在其模型編程繪制中，建議在橋墩結(jié)構(gòu)、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中采用Alternativa3D，而在具體鋼筋機(jī)構(gòu)主體、模板等方面應(yīng)采用3dsMax進(jìn)行繪制。（3）通過Alternativa3D引擎中的點(diǎn)、線、面進(jìn)行邊形繪制與函數(shù)設(shè)置，通過具體繪制函數(shù)的套用對其橋梁各組成部件主體進(jìn)行模型構(gòu)建。（4）將空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置整合，即形成完整的橋梁三維信息模式。圖1為Alternativa3D引擎繪制連續(xù)梁三維模型。

圖1 Alternativa3D引擎繪制連續(xù)梁三維模型

首先，要利用Alternativa3D軟件創(chuàng)建一個(gè)類型庫，該類型庫主要分為資源與模型2部分，其中資源文件夾中主要以相片、文檔為主，模型文件件則以條形圖片、相關(guān)橋梁模型集成、系統(tǒng)展示集成、工期與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)集成為主。其次，根據(jù)該具體橋梁工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在橋梁模型集成中進(jìn)行針對性選擇，該集成包含諸多橋梁對象類別，對3D橋梁模型主體構(gòu)成起到重要基礎(chǔ)作用。例如，拱形體、圓柱體、立方體等，構(gòu)件類包括墩臺(tái)、梁體等。然后，通過系統(tǒng)展示集成中的模型函數(shù)調(diào)取，對3D橋梁模型進(jìn)行動(dòng)作、視圖控制函數(shù)設(shè)置。最后，通過工期及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)集成中的工期仿真與資源優(yōu)化，可以對該工期最短期限提前進(jìn)行優(yōu)化分析，也可以通過仿真數(shù)據(jù)引用進(jìn)行分析，同時(shí)根據(jù)分析結(jié)果自動(dòng)生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖及仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，為其實(shí)際工程開展起到極為重要的參考作用。

4.4 信息管理

橋梁施工三維模型信息技術(shù)具有較強(qiáng)的信息管理功能，該功能主要體現(xiàn)在對三維模型導(dǎo)入后的信息修改與數(shù)據(jù)保存方面，在橋梁工程模擬施工中進(jìn)行會(huì)受到實(shí)際工程數(shù)據(jù)改動(dòng)的影響，這些影響因素既有其必然性也有其客觀性，三維模型信息技術(shù)可以及時(shí)對其模擬信息進(jìn)行編輯、修改，例如，可以對橋體機(jī)構(gòu)中的下方管線與相關(guān)設(shè)施進(jìn)行方位標(biāo)注，這樣在實(shí)際施工過程中會(huì)有效的對其進(jìn)行預(yù)防與避免，防止因盲目施工而造成的相對損壞。

綜上所述，橋梁三維模型信息技術(shù)對橋梁工程的整體建設(shè)與輔助有重要的保障作用。同時(shí)，對橋梁工程質(zhì)量與施工進(jìn)度的提升也有極強(qiáng)的鞏固作用。從上述內(nèi)容可以看出，三維模型信息技術(shù)并不是單一片面的簡單流程，而是較為復(fù)雜化、結(jié)構(gòu)化的科學(xué)體系，只有在實(shí)際運(yùn)用中不斷發(fā)現(xiàn)與完善才能更好地發(fā)揮其實(shí)質(zhì)作用。

5 結(jié)語

三維模型信息技術(shù)的實(shí)質(zhì)是采用科學(xué)、合理的先進(jìn)模式，對工程數(shù)據(jù)信息與工程施工情況進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，并以“模擬施工”的方式對工程開展的可行性、問題性進(jìn)行評(píng)估，對橋梁工程施工的順利開展與質(zhì)量保障起到積極的推動(dòng)作用，也為我國整體工程施工建設(shè)的現(xiàn)代化體系的形成奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。