BIM在长大桥梁养护管理中的应用研究

徐 亮, 戴 玮, 孙 莉, 何 飞, 曹智磊

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能与环保技术及装备交通运输行业研发中心,安徽 合肥 230088)

0 引 言

伴随着我国公路桥梁交通的迅速发展，桥梁养护管理方面的问题也日趋明显：养护管理不到位，信息传递不及时，协同工作不同步等。为了切实解决这些问题，提升长大桥梁养护管理的标准化、数字化和可视化水平，将BIM技术运用到桥梁养护和管理当中应运而生。基于BIM技术建立一套完善的养护管理系统，是满足日益增加的行业与社会对交通基础设施建设的信息化需求，进行桥梁养护管理信息化、数字化升级的必要条件。

桥梁养护管理系统是包括数据分类采集、数据录入存储、技术状况评价、监测设备的应用、检测信息处理和进行养管工作的分配等等在内的一套综合管理技术[1]。桥梁养管系统主要经历了三个发展阶段[2]，搭建基于BIM技术的养护管理系统，将现代化信息技术、计算机技术与工程建设管理相结合，实现数据的共享与集成应用[3]，对建筑实物进行数字化表达，有助于养护工作者科学快速地做出决策，实现桥梁养护管理向桥梁资产管理的转变，提高养护管理水平。

1 研究背景

本养护管理的应用研究主要依托于安徽省跨江跨河长大桥梁进行开展，并以某长江公路大桥为应用研究实施对象。所研究的桥梁都部署了桥梁管理系统，实现对桥梁巡检等检查数据的收集与管理；同时部署了健康监测系统，实现对桥梁监测数据的收集与管理。但是在应用中，各系统独立运行，数据未融合，系统内数据主要以表单的形式展现，内容不具体、表达不形象，标准不统一，缺乏可视化支持，不能统一应用到其他桥梁之上。

针对运营维护阶段桥梁养护管理中存在的问题，本研究将基于BIM技术的养护管理系统应用到长大桥梁上。主要应用技术研究内容包括：桥梁养护信息模型(BIM)基础标准研究，桥梁养护数据的标准化与结构化研究，桥梁养护管理系统和健康监测系统的信息叠加与融合技术研究，桥梁病害可视化记录的实现技术研究以及桥梁健康监测报警在BIM模型中三维动态展示的实现技术研究。

2 养护信息模型、数据标准化

桥梁养护管理工作中应用信息技术，需要诸多基础标准的支持，以使养护模型与相关信息的关联性[4]、多专业信息模型的协调性[5]能通用到长大桥梁养护管理模型当中。目前国内还没有发布运营养护阶段桥梁信息模型分类与编码标准，在遵循国际标准《施工工程信息的组织》(ISO 12006-2)的框架下，通过规定养护用桥梁信息模型的分类与编码标准，制定桥梁养护阶段的构件属性集的基础属性、构件属性、材料属性见表1。根据桥梁工程信息模型的构件分类和构件适用的材料，对病害进行分类，建立病害属性标准库，实现建立桥梁构件与病害之间的对应关联关系。

表1 桥梁养护阶段构件属性

以“混凝土结构非结构性裂缝”这种病害为例，展示病害属性标准库内容见表2。

表2 混凝土构件非结构性裂缝病害属性

3 基于BIM技术的桥梁养管系统开发

只有在养护信息模型构件和数据标准化基础上，才能将桥梁模型应用在养护管理工作中，实现养护信息资源与模型构件的对应挂接。对桥梁运营养护管理工作而言，一整套桥梁养管系统平台是将研究成果信息化、集成和转化的重要途径[6]。

平台采用浏览器/服务器(b/s)模式搭建，共分为硬件层、体系支撑、数据层、应用层和用户层，如图1所示。

图1 平台架构示意

可视化养护平台集成了项目养护信息数据，养管中心可以在平台查看项目数据，并且可对桥梁病害进行查询统计、安全预警，将定检病害数据与平台三维模型进行对应挂接，并根据定检数据自动计算桥梁的技术状况打分，通过颜色渲染，直观掌控桥梁健康状况，实现了调用长大桥梁健康监测系统中的相关数据，实时掌握桥梁监测的各项数据。下面以桥梁构件属性、病害分布查询和技术状况渲染和查询为例进行说明，结果如图2～图4所示。

图2 桥梁构件属性内容

图3 桥梁病害分布查询

图4 桥梁技术状况渲染及查询

4 结 论

通过对某长大桥梁应用BIM技术进行研究，并与该桥梁现有的独立平台应用对比，得出以下结论：

(1)基于BIM技术的养护管理系统应用平台能很好地将三维模型与养护管理工作对接，管理人员直接应用管理系统平台即可掌握桥梁的健康状态，避免了一桥梁需多平台共同协同养护管理的麻烦。

(2)可视化养护平台集成竣工、运营、养护信息及图文数据，实现了传统的桥梁养护管理向桥梁资产管理的转变，发挥资产数据的最大价值。

(3)通过制定一系列标准，使平台可实现同时管理多个桥梁，让平台成为一个完善的桥梁工程信息库。

(4)基于BIM技术开发的养护管理平台，实现了桥梁病害和监测信息的三维可视化，让管理人员不出办公室即可掌握桥梁病害信息的具体情况。

将BIM技术应用到桥梁工程运营维护阶段，能够提高桥梁养护管理的标准化、数字化和可视化水平，大幅度提高工作效率。但是，将BIM技术应用到项目的全寿命周期中仍然还需要在工程项目中进行实践研究，应用BIM技术替代传统图纸和文档工作方式，还需要更多的科学技术支撑和时间的积累，这也是工程设计与施工一直尝试突破的方向。