基于BIM的橋梁檢測與安全評估系統(tǒng)研究

李衛(wèi)國 王文慧

作者簡介：李衛(wèi)國（1977.09-），男，山西省運城市人，路產(chǎn)維護部負(fù)責(zé)人，經(jīng)濟師，本科，橋梁養(yǎng)護管理。王文慧（1988.04-），女，山西省運城市人，工程師，本科，研究方向高速公路養(yǎng)護。

摘 要： 近年來，我國BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于住宅和橋梁等眾多建筑領(lǐng)域，但BIM技術(shù)的實際應(yīng)用價值尚未在橋梁工程中得到最大程度的開發(fā)。基于此，BIM技術(shù)設(shè)計人員需要對BIM技術(shù)進行深入研究和透徹的分析，基于BIM技術(shù)的總體思路和發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)分析BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計階段、施工階段及運營養(yǎng)護階段的應(yīng)用情況。最終實現(xiàn)BIM技術(shù)這項研究的結(jié)果能有效地改善橋梁工程領(lǐng)域的質(zhì)量和保證安全穩(wěn)定。論文對基于BIM的橋梁檢測與安全評估系統(tǒng)進行探究，并對BIM橋梁檢測技術(shù)與安全評估技術(shù)進行詳細(xì)探究。旨在提高應(yīng)用BIM技術(shù)進行橋梁檢測與安全評估系統(tǒng)的技術(shù)水平，為建設(shè)出質(zhì)量更高的橋梁提供參考。

關(guān)鍵詞： BIM技術(shù);橋梁檢測;安全評估

【中圖分類號】U446.1 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.139

引言：BIM即建筑信息模型，BIM技術(shù)主要強調(diào)的是以建筑工程項目的信息數(shù)據(jù)為模型基礎(chǔ)，構(gòu)建建筑模型，并且以數(shù)字化信息技術(shù)模擬建筑物的真實信息，對其進行檢測。BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性、模擬性、可視化和可出圖性的特點，這些特點是其他安全檢測技術(shù)不可比擬的。作為社會發(fā)展的生命工程，橋梁工程的安全性十分重要，因此，利用BIM技術(shù)對橋梁進行檢測與安全評估是橋梁施工重要的環(huán)節(jié)。

1 橋梁檢測技術(shù)與安全評估系統(tǒng)概述

近年來，我國橋梁工程建設(shè)發(fā)展迅速，但是交通壓力逐年增大，橋梁“被增加年限”情況不斷增多，因此，相關(guān)單位需要對橋梁進行檢測與安全評估。橋梁的安全評估強調(diào)的是對橋梁工程的安全問題進行全方位的評定和判斷，包括橋梁的承載力、橋梁材料的強度等方面，運用特定的信息對橋梁的可靠性進行綜合分析，由于橋梁工程施工復(fù)雜，且影響施工因素種類繁多，這就要求對橋梁的具體工作狀態(tài)進行評估，一般將橋梁評估方法分為2類：第一類是對小型橋的梁承載力和結(jié)構(gòu)安全性進行評估;另一類是對大型橋梁進行評估，此時強調(diào)的是對橋梁的運行狀態(tài)進行綜合評估。根據(jù)我國多個公路研究所的研究成果以及國外對橋梁評估系統(tǒng)的研究，并結(jié)合我國國情，我國制定了關(guān)于橋梁檢測與安全評估的條例。許多相關(guān)專家學(xué)者已經(jīng)對橋梁檢測提出了各類評估檢測方法，且已經(jīng)探討了BIM橋梁檢測與安全評估，詳細(xì)分析了其中的關(guān)系，最終確定了將橋梁整體狀態(tài)分為5個等級模糊隸屬度向量，以便于評估。

2 BIM技術(shù)在橋梁質(zhì)量監(jiān)測和安全評估的系統(tǒng)分析

BIM技術(shù)是起源于美國的建筑物信息模型技術(shù)。在許多國家逐漸得到認(rèn)可和應(yīng)用。這種技術(shù)不同于傳統(tǒng)的橋梁健康檢測技術(shù)，基于BIM的橋梁運行狀況檢測技術(shù)是橋梁項目信息模型的數(shù)據(jù)，可以為系統(tǒng)性的檢測、評估和管理提供更專業(yè)的服務(wù)。BIM核心技術(shù)主要是橋梁結(jié)構(gòu)模型信息系統(tǒng)、橋梁檢測信息采集系統(tǒng)和橋梁結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)。

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的預(yù)警系統(tǒng)

橋梁結(jié)構(gòu)的安全評估系統(tǒng)需要技術(shù)人員基于橋梁結(jié)構(gòu)的損壞識別機制和已經(jīng)建立的云數(shù)據(jù)庫，進行系統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)的安全評估。而對于不同類型的橋梁和地理位置，需要建立相對應(yīng)的智能預(yù)警信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須包括以下幾點：（1）評估結(jié)構(gòu)幾何參數(shù);（2）結(jié)構(gòu)變形與損傷識別;（3）確定內(nèi)部結(jié)構(gòu)強度和應(yīng)力破壞;（4）識別結(jié)構(gòu)振動特征參數(shù)的破壞;（5）評估橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀況;（6）確定橋梁的支撐能力?；贐IM的橋梁結(jié)構(gòu)和預(yù)警信息系統(tǒng)主體的安全評估非常重要，在此期間BIM模型是最重要的主體，每個專業(yè)部門可以通過網(wǎng)絡(luò)和移動通信終端獲取信息，使位于不同專業(yè)地點的工程師可以在網(wǎng)絡(luò)上一起工作，從而盡可能地避免部門之間的直線模式，并積極地行使各個部門的資源和人才職責(zé)。橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以基于BIM的檢查可視化，實現(xiàn)對傳感器設(shè)計以及構(gòu)造和檢查系統(tǒng)的有效優(yōu)化。

2.2 橋梁結(jié)構(gòu)模型的信息獲取系統(tǒng)

橋梁信息和數(shù)據(jù)系統(tǒng)基于BIM建模軟件。信息獲取系統(tǒng)的建設(shè)主要基于橋梁的結(jié)構(gòu)以及建設(shè)和運營環(huán)境項目的結(jié)構(gòu)信息。BIM技術(shù)均基于用于未來橋梁的Revit建模軟件，進行了橋梁安全狀況檢測計劃的優(yōu)化，提供了數(shù)據(jù)收集和橋梁加固功能，并為此提供了可視化通信和管理基礎(chǔ)。在執(zhí)行檢測和加固計劃之前，技術(shù)人員應(yīng)對傳感器以及數(shù)量和靈敏度指標(biāo)進行前瞻性的模擬和優(yōu)化，以提供精確的數(shù)據(jù)和信息，可以提高溝通和協(xié)作的效率。在橋梁的評估和其他監(jiān)測方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以針對不同類型橋梁檢測的盲區(qū)。

2.3 橋梁的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)獲取

信息橋梁狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)的監(jiān)視與系統(tǒng)的識別以及結(jié)構(gòu)的評估相結(jié)合，從而形成一個綜合的監(jiān)視系統(tǒng)。技術(shù)人員可以使用各種先進的測試儀器和設(shè)備來刺激橋梁的外部，以監(jiān)測各個部分的響應(yīng)。大多數(shù)信息數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)集中在橋梁的幾個部分，然后使用相應(yīng)的儀器來驗證張力、位移和荷載等所有方面的信息，將收集的數(shù)據(jù)連接到計算機的網(wǎng)絡(luò)接口執(zhí)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理。例如，技術(shù)人員先進行關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的信息包括力、位移和擾動的監(jiān)測，再進行結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點的預(yù)應(yīng)力和應(yīng)力以及梁的擾動的監(jiān)測，以及梁的振動和反作用力、樁基的支撐和張力的模擬監(jiān)測。有關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)的荷載和作用數(shù)據(jù)的信息獲取需要包括地震影響、風(fēng)雪荷載以圖1橋梁建筑信息模型及車輛和船只的碰撞影響，河流沖刷以及地基和樁帽的位移和沉降等。橋梁結(jié)構(gòu)的外部環(huán)境數(shù)據(jù)信息包括溫度、濕度和混凝土，除此之外，還需要包括腐蝕氣體的集中程度和鋼筋的腐蝕程度。在信息的獲取工程中，傳感器的布置應(yīng)強調(diào)經(jīng)濟合理性原則，設(shè)計人員要對橋梁的強度特性進行透徹分析，合理分析和優(yōu)化監(jiān)測工程和設(shè)計要點。為了強調(diào)其特殊性和關(guān)鍵部分，其監(jiān)視設(shè)備的功能和傳感器的數(shù)量是極其冗余的，為了有效地確保整個系統(tǒng)的安全運行，設(shè)計人員必須盡可能地遵守快速更新的要求，最大限度地減少對整個橋梁結(jié)構(gòu)的損壞。

結(jié)束語：綜上所述，我國在橋梁檢測與評估方面缺少先進技術(shù)運用與開發(fā)，在橋梁檢測和安全評估方面依舊使用人工檢測方法，浪費了大量的資源，且檢測結(jié)果和安全評估結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性有待提高。目前，盡管我國對BIM技術(shù)已經(jīng)有了一定的研究，但是還加強對基于BIM技術(shù)的橋梁檢測與安全評估系統(tǒng)進行深入研究，從而促進我國橋梁工程的安全運營，保證人們的出行安全。

參考文獻

[1] 許強強，韓春華，盧玉韜.BIM技術(shù)在橋梁監(jiān)測中的應(yīng)用與探索[J].公路，2018，46（1）：232-236.

[2] 林依豪，徐明，饒平平，等.基于BIM技術(shù)的工程項目績效評價方法研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2019（3）：50-54.

[3] 劉昱斌.橋梁工程荷載檢測試驗中應(yīng)變數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象研究[J].中外建筑，2019（6）：262-264.