道路橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

崔龍

安徽省建設(shè)工程測(cè)試研究院有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230000

引言

由于橋梁工程所包含的分支項(xiàng)目較多且較為繁雜，無(wú)論在設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工作業(yè)還是后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，常需要多專業(yè)、多部門的協(xié)同工作，這就使得各部門間信息的對(duì)稱性及快速傳遞得不到保障，加大了橋梁各個(gè)階段的控制與管理的難度。隨著近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)和智能檢測(cè)等技術(shù)的快速發(fā)展，使得工程項(xiàng)目中的實(shí)時(shí)信息收集與共享變?yōu)榭赡?。BIM技術(shù)具有信息高度集中、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享等特點(diǎn)，應(yīng)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(shù)

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡(jiǎn)稱BIM，該技術(shù)在現(xiàn)階段我國(guó)工程行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越常見，也得到了高度認(rèn)可，自2002年提出至今，確實(shí)在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮出了重要作用。在BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，為了更好地實(shí)現(xiàn)三維立體模型的構(gòu)建和應(yīng)用，最關(guān)鍵的是確保相關(guān)信息資料的充分準(zhǔn)備，尤其是對(duì)于工程項(xiàng)目中涉及的所有構(gòu)件，都需要準(zhǔn)確掌握其幾何信息以及屬性信息，進(jìn)而才能夠有效進(jìn)行整體模型的優(yōu)化構(gòu)建[1]。從工程項(xiàng)目中BIM技術(shù)作用表現(xiàn)上來(lái)看，其不僅僅可以在規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中發(fā)揮較理想的指導(dǎo)作用，往往還能夠較好地服務(wù)于全過(guò)程的優(yōu)化管控，積極協(xié)助項(xiàng)目管理人員完成工程建設(shè)任務(wù)?；诋?dāng)前橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的開展而言，BIM技術(shù)的應(yīng)用往往可以表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，具體如下。①BIM技術(shù)在橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具備可視化特點(diǎn)，進(jìn)而也就能明顯降低設(shè)計(jì)人員的工作壓力，促使設(shè)計(jì)人員可以在虛擬化的三維立體信息模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，對(duì)于各個(gè)信息資料的應(yīng)用同樣也更為高效有序。在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，往往還可以呈現(xiàn)出不同顏色以及大小的各個(gè)橋梁工程構(gòu)件，以此不斷提升橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，避免了因?yàn)樵O(shè)計(jì)視覺(jué)呈現(xiàn)效果不佳帶來(lái)的設(shè)計(jì)隱患，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)方式。②BIM技術(shù)在橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，還能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的計(jì)算分析能力，在面臨當(dāng)前越來(lái)越復(fù)雜的橋梁工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體系時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要計(jì)算分析的內(nèi)容往往也更為繁雜，進(jìn)而也就極有可能導(dǎo)致一些錯(cuò)亂偏差問(wèn)題出現(xiàn)。但是，在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，大量計(jì)算分析工作都可以自動(dòng)化完成，尤其是在工程量統(tǒng)計(jì)以及相關(guān)造價(jià)管理工作開展中，都可以形成更高效的處理效果。③BIM技術(shù)在橋梁工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用還具備明顯優(yōu)化效果，能夠全方位優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，促使橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案具備更強(qiáng)的可行性和協(xié)調(diào)性，盡可能規(guī)避各個(gè)設(shè)計(jì)隱患問(wèn)題，降低后續(xù)施工中出現(xiàn)變更的概率。在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，橋梁工程設(shè)計(jì)方案往往可以形成更理想的優(yōu)化驗(yàn)證，尤其是對(duì)于虛擬施工模塊的應(yīng)用，更是可以較好實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化審查，及時(shí)改進(jìn)其中存在的缺陷和隱患，以此不斷優(yōu)化提升設(shè)計(jì)水平。

2 檢測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)容不足

①缺乏精準(zhǔn)度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁工程的檢測(cè)其實(shí)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，因?yàn)榈缆窐蛄汗こ瘫旧砩婕霸S多的項(xiàng)目與環(huán)節(jié)，而檢測(cè)工作是要對(duì)這些所有的環(huán)節(jié)都要進(jìn)行跟進(jìn)與檢測(cè)，確保施工的安全，可是當(dāng)前并沒(méi)有制定標(biāo)準(zhǔn)的道路橋梁內(nèi)容的細(xì)則，所以檢測(cè)人員經(jīng)常不知道自己要檢測(cè)的內(nèi)容，對(duì)于檢測(cè)內(nèi)容無(wú)法進(jìn)行深入的檢測(cè)。②歷史數(shù)據(jù)缺失。由于沒(méi)有對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的管理，很多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無(wú)法獲取和查詢，不利于對(duì)設(shè)施進(jìn)行縱向的分析比較，同時(shí)也導(dǎo)致了檢測(cè)數(shù)據(jù)利用率低下的情況，一般只使用一次。③數(shù)據(jù)融合不足，宏觀的看勘察、測(cè)量、試驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)數(shù)據(jù)，而由于行業(yè)的不同細(xì)分，這些檢測(cè)數(shù)據(jù)往往僅在各自的范圍內(nèi)使用，很難出現(xiàn)在同一個(gè)平臺(tái)內(nèi)，很大程度的阻礙了不同數(shù)據(jù)間的相關(guān)性分析[2]。

3 檢測(cè)數(shù)據(jù)與BIM技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)平臺(tái)

①工程量統(tǒng)計(jì)。Revit軟件可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目的工程量。結(jié)構(gòu)柱也按照此類方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，要注意的是結(jié)構(gòu)柱中的主墩外，其余部分現(xiàn)澆混凝土的強(qiáng)度等級(jí)均小于結(jié)構(gòu)框架。②碰撞檢查。碰撞檢查是BIM技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要一環(huán)。利用BIM軟件進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)階段的碰撞檢查，有利于核實(shí)和檢查設(shè)計(jì)圖紙中的錯(cuò)誤，可以防止施工作業(yè)中出現(xiàn)的勘誤。通過(guò)構(gòu)建科學(xué)合理的模型，大大降低了施工中出錯(cuò)的可能性。運(yùn)行碰撞檢測(cè)結(jié)束后，會(huì)有兩種情況，第一種是無(wú)碰撞時(shí)會(huì)彈出“無(wú)檢測(cè)到?jīng)_突”的提示；第二種是發(fā)生碰撞則會(huì)出現(xiàn)沖突報(bào)告對(duì)話欄。針對(duì)第二種情況可以導(dǎo)出沖突報(bào)告來(lái)查看碰撞圖元的類別和ID號(hào)，進(jìn)行碰撞位置核實(shí)。在橋梁實(shí)際施工過(guò)程中，構(gòu)件間直接發(fā)生交錯(cuò)的實(shí)體碰撞值得注意。利用Revit的三維可視化模型，可對(duì)混凝土連續(xù)梁橋段模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)。③模型的圖紙輸出。Revit軟件將生成的混凝土連續(xù)梁段施工圖紙，用于實(shí)際的施工作業(yè)。不同于傳統(tǒng)的圖紙修改的返工方式，Revit軟件不僅可以修改相應(yīng)模型的不足之處，還可以帶動(dòng)所有二維圖紙的修改，極大地促進(jìn)了施工進(jìn)度，避免了返工帶來(lái)的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)的成本?？梢钥吹綐蛄焊鳂?gòu)件的組成形式及變截面箱梁縱向鋼束的情況。在實(shí)際的橋梁工程應(yīng)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(jìn)行BIM軟件設(shè)置時(shí)要注意注釋內(nèi)容參數(shù)設(shè)置的正確性、匹配的族定義、梁的標(biāo)注等操作，柱施工圖同上。待混凝土連續(xù)梁橋段各類型圖紙布置完成后，還可以將二維結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入到CAD軟件中進(jìn)行修改，聯(lián)動(dòng)兩個(gè)畫圖軟件是BIM工程的一大優(yōu)勢(shì)。綜上所述，利用BIM技術(shù)平臺(tái)可以較大程度地發(fā)揮對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)和校核的優(yōu)勢(shì)，對(duì)材料和構(gòu)配件的用量有了初步計(jì)量，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。此外，還要注意協(xié)同工作的重要性。④協(xié)同工作。協(xié)同設(shè)計(jì)可以借助網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，由多個(gè)設(shè)計(jì)人員一起編制模型，共同完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)。因此，實(shí)際橋梁工程建設(shè)中，協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)具有信息快速傳遞、流程布置明晰、工具設(shè)施齊全等特點(diǎn)[3]。

3.2 初步設(shè)計(jì)階段

利用工業(yè)BIM工程技術(shù)軟件，根據(jù)本專業(yè)課程的總體方案設(shè)計(jì)及示意圖，自動(dòng)完成本專業(yè)課程中所有道路、高架及橋梁的工程主體框架結(jié)構(gòu)和輔助基礎(chǔ)設(shè)施、管道及隧道路燈等的設(shè)計(jì)建模，并自動(dòng)程序生成BIM技術(shù)模型相應(yīng)的建模文檔、工程量成本統(tǒng)計(jì)、工程成本估算等報(bào)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(yè)的工程設(shè)計(jì)人員能夠協(xié)調(diào)好各專業(yè)的設(shè)計(jì)工作，提前對(duì)各專業(yè)在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)可能遇到的各種問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和預(yù)測(cè)，從而減少了設(shè)計(jì)者的時(shí)間。持續(xù)期預(yù)算對(duì)整體設(shè)計(jì)稍做修改。

3.3 制定出詳細(xì)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

道路橋梁的施工環(huán)節(jié)多，且周期較長(zhǎng)，因此對(duì)于檢測(cè)部門來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)制定出詳細(xì)的檢測(cè)內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)。首先，要對(duì)整個(gè)道路橋梁施工的環(huán)節(jié)有一個(gè)清晰的了解，然后就是要針對(duì)這些環(huán)節(jié)，分析具體的檢測(cè)手段和要使用的檢測(cè)技術(shù)，制定出一份詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，從而更好地幫助檢查人員安排自己的檢測(cè)工作。其次，針對(duì)檢測(cè)的員工，檢測(cè)部門還應(yīng)當(dāng)要做好責(zé)任分工，把具體的檢測(cè)內(nèi)容分配到每位員工。

3.4 橋梁整體模型搭建

完成所有構(gòu)件的單獨(dú)建模后，對(duì)大橋BIM模型進(jìn)行整合，考慮到硬件配置問(wèn)題，采用以鏈接形式進(jìn)行構(gòu)件整合，鏈接形式的模型同樣可與其他BIM軟件進(jìn)行交互。

3.5 施工階段的規(guī)劃安排

在橋梁施工階段，存在施工環(huán)境的復(fù)雜性、預(yù)制構(gòu)件的多樣性和施工進(jìn)度的不可控性等問(wèn)題。通過(guò)模擬施工進(jìn)度、施工工序、資源管理、項(xiàng)目構(gòu)件安裝等進(jìn)程，確保合理性[4]。施工階段的信息化模擬，具體包含以下內(nèi)容。①施工過(guò)程模擬。施工過(guò)程模擬主要包括施工工期模擬和施工動(dòng)態(tài)模擬兩個(gè)部分，施工工期模擬中可能會(huì)出現(xiàn)工期偏差，當(dāng)出現(xiàn)該問(wèn)題時(shí)可及時(shí)采取動(dòng)態(tài)糾偏措施。提前展示項(xiàng)目施工過(guò)程，優(yōu)化施工關(guān)鍵部位建造流程，大大縮短工期。施工動(dòng)態(tài)模擬利用4D模型進(jìn)行可視化模擬施工過(guò)程，通過(guò)可視化操作指導(dǎo)，提高作業(yè)人員施工效率，為人員安全提供保障。一旦發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中存在不合理情況，可及時(shí)進(jìn)行方案修改并再次進(jìn)行模擬，從而確保施工過(guò)程安全合理。主要針對(duì)某混凝土連續(xù)梁橋段進(jìn)行施工模擬。②調(diào)用全自動(dòng)建模程序中的文件對(duì)橋梁模型進(jìn)行施工階段模擬。③進(jìn)度模擬優(yōu)化。還需注意將模型的基本信息與進(jìn)度計(jì)劃相集成，建立依據(jù)施工工期天數(shù)的進(jìn)度模擬。BIM技術(shù)平臺(tái)可依據(jù)施工控制要求，通過(guò)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，細(xì)化施工工序，進(jìn)行施工進(jìn)度模擬。項(xiàng)目模擬的時(shí)間精確到“天”，并將模擬對(duì)象精細(xì)到分項(xiàng)工程，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，這樣大大提高了進(jìn)度管理的精細(xì)化程度。此外，通過(guò)對(duì)施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度的追蹤和對(duì)比，能夠得出最佳施工方案，以獲得合理的進(jìn)度安排，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化的目的。④建模分析一體化?；炷翗蛄憾魏奢d的受力對(duì)合理成橋有著重要影響。因此，本文計(jì)算荷載作用下橋梁段的內(nèi)力變化情況。通過(guò)計(jì)算結(jié)果修訂三維模型，優(yōu)化構(gòu)件滿足受力要求，從而實(shí)現(xiàn)建模和分析計(jì)算高效統(tǒng)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(jí)階段，主要以橋梁結(jié)構(gòu)的BIM建模作為突破點(diǎn)進(jìn)行逐步推廣，但多以研究為主，實(shí)際應(yīng)用較少。其實(shí)早在2016年上海出臺(tái)了針對(duì)市政道路橋梁的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為道路橋梁的BIM應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。因此在市政基礎(chǔ)設(shè)施中，無(wú)論是市政道路橋梁還是城市管網(wǎng)，與BIM技術(shù)都能有很多結(jié)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(yù)見的不利因素，養(yǎng)護(hù)維修是既有道路和橋梁的日常工作，這點(diǎn)與建筑完全不同，然而檢測(cè)數(shù)據(jù)又與養(yǎng)護(hù)維修密切相關(guān)，基于這樣的特點(diǎn)，恰恰反映了檢測(cè)數(shù)據(jù)與BIM技術(shù)結(jié)合的重要性[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，城市橋梁道路工程是國(guó)家重點(diǎn)的大型城市交通基礎(chǔ)工程，保證了我國(guó)整個(gè)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(dòng)提供了極大的方便。運(yùn)用BIM等技術(shù)對(duì)我國(guó)道路主體橋梁進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和監(jiān)理分析，可以充分利用工程信息化等多種技術(shù)手段，構(gòu)建橋梁的三維基本模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)、設(shè)施及各種基本模型，如行人和交通管線等的三維一體化設(shè)計(jì)管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，從根本上有效地改善和持續(xù)提高我國(guó)道路主體橋梁監(jiān)理設(shè)計(jì)及監(jiān)理分析的服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代城市工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。