桥梁工程信息分类编码研究

何 飞， 戴 玮

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

BIM技术结合现代信息技术、计算机技术与工程建设管理，可帮助实现数据的共享与集成应用，提升了工程信息的可视化。相较于传统的二维图纸和档案资料，建筑信息模型(building information model,BIM)面向对象，数据丰富，是对建筑物理实物的数字化表达。

在实际工程中，为了保证项目全寿命周期信息传递的有效性，可以以包含工程信息属性的数字化模型为载体，协同各方工作，共享工程信息，实现桥梁工程建设、运维的综合效益最大化和管理、决策的最优化。不过，模型间数据传递和交换的过程中，需要一套统一的数据标准。本文针对桥梁工程开展信息模型分类编码标准体系研究，为桥梁工程信息模型的全寿命周期应用提供数据基础。

1 国内外研究现状

1.1 Omniclass体系标准

Omniclass分类编码体系是目前建筑行业中比较成熟的信息分类编码体系。该分类体系以ISO12006-2分类体系框架为基础，包含建筑设计、施工、运营、拆除等全生命周期过程的信息数据，可以用于建立项目数据库建立等多方面。

Omniclass根据不同的工程信息结构来进行分类，共分为15个表格，每个表格可以被独立地用于对一个特定类型的信息进行分类，也可以互相结合用于对更复杂的科目进行分类,见表1。

表1 Omniclass体系15个表格

1.2 建筑行业相关标准内容

清华大学BIM课题组从BIM标准框架的角度，提出了符合我国国情并与国际BIM标准接轨的框架，即CBIMS框架。在此框架下，分别从技术标准、实施标准和交付标准展开详细研究。其中《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》GB/T 51269-2017,基于ISO 12006-2分类体系，将建筑工程中涉及的对象划分为四个部分，包括建设资源、建设进程、建设成果和建设属性，以按功能分建筑物、形态分建筑物、按功能分建筑空间、按形态分建筑空间等15个分类项对建筑工程进行对应分类,见表2。

表2 《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》(GB/T 51269-2017)15个表格

1.3 铁路行业相关标准内容

中国铁路BIM联盟发布的《铁路工程信息模型分类和编码标准(1.0版)》,引用国家标准和《地信息分类与编码规则》内容，针对铁路工程信息模型展开分类和编码研究。铁路工程信息模型按照建设资源、建设过程、建设成果、其他四大类对产品、工具、人员、组织、行为、建筑物、单项工程、空间、构件、工项、专业领域、材料、地理信息等元素进行划分。标准共有22个表格，其中部分表格引用国家标准，并适当进行内容补充，形成最终标准文件，见表3。

表3 《铁路工程信息模型分类和编码标准(1.0版)》补充表格

1.4 公路行业相关标准内容

交通运输部于2017年启动的《公路工程信息模型统一标准》，将公路工程对象划分为全生命周期中的建设资源、建设过程和建设成果三大类，其中建设资源包括公路工程材料、工具和公路工程属性等,建设过程包括项目阶段和专业领域,建设成果包括公路工程设施、公路工程子设施和公路工程构件,见表5。

表4 《公路工程信息模型统一标准》(征求意见稿)11个表格

2 桥梁信息模型分类编码标准

2.1 分类原则

基于国内外其他行业已有的基础标准，为了保证设计阶段、施工阶段、运营养护阶段的信息模型中的工程信息传递，解决各阶段语义信息共享问题，应根据信息模型项目应用特点、管理流程等进行组织自己完整的、具有可操作性的分类编码体系。本文从桥梁工程特点出发，提出一套符合公路桥梁工程的分类编码标准。

信息分类是根据信息内容的属性或特征，将信息按一定的原则和方法进行区分和归类，并建立起一定的分类体系和排列顺序。基本分类原则包括以下几点：

(1)科学性：桥梁工程为通过建设资源投入，经由建设过程所建成的成果，其分类结构遵循《施工工程信息的组织》(ISO 12006-2)的框架，以建设成果、建设资源、建设属性为基本划分方式。

(2)系统性：根据实际工程需求，以桥梁形式、功能、构件、使用材料为基本分类对象，按一定顺序排列予以系统化，并形成分类体系。

(3)可扩延性：针对基本分类对象，采用线分法进行层级细分，以保证增加新的事物或分类对象时，不打乱已建立的分类体系。

(4)兼容性：以行业相关基础标准为制定原则，协调并不互相干扰，确保分类编码的兼容性。

2.2 分类方法

为遵循兼容性的基本原则，避免与现行规范冲突，公路桥梁信息模型分类表编号从62开始编制，其余相关分类标准可引用国家标准。公路工程桥梁信息模型分类表见表5。

表5 桥梁工程信息模型分类表

(1)表62为按形式分桥梁工程,按照结构形式对桥梁工程进行分类，分为梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥、组合体系桥。

(2)表63为按功能分桥梁工程,按照使用功能对桥梁工程进行分类，包含人行桥、公路桥、市政桥、渡槽。

(3)表64为桥梁工程构件分类表。公路桥梁结构形式繁多，不同桥型的构件类型不尽相同，标准化难度大。本文探讨的构件定义来自于ISO 12006-2，为工程主体的组成部分。构件按功能特征定义，不考虑它的技术实现方案、施工方法和材料组成。

桥梁工程信息模型的构件划分包含：①基础结构,包含桩基、桩系梁、承台、沉井基础等；②桥梁结构，下部结构包含桥墩、桥台、锚碇、桥塔等，上部结构包含桥面板、湿接缝、横梁、主梁、缆索系统等，附属结构包含支座、支座垫石、伸缩缝、检修设施、阻尼器等；③防护设施包含防撞栏杆、防船撞设备等；④排水设施，包含桥梁排水设备；⑤交安机电，包含交通标志、桥上照明等设备；⑥健康监测系统，包含传感器、数据采集与传输系统、数据处理与管理系统。

构件分类标准需面向工程各实施阶段，构件分类越精细，信息模型携带的工程属性就越精细。以上仅示意划分至桥梁工程构件分类表第三层级的构件，根据实际工程需求，可对构件继续细分。如下部结构中的桥墩可继续划分至第四层级，包含墩身、盖梁、系梁。在工程应用中，可根据项目信息深度选择不同层级的构件划分。构件分类层级图示例如图1所示。

图1 桥梁工程构件分类层级图示例

(4)表65为桥梁工程材料分类表,包含工程建设和使用中所用到永久结合到工程实体中的材料、设备以及它们的组合。材料定义为组成桥梁构件的永久性组成部分，是可以直接采购到的物品，可以是单一个体，也可以是生产的多个产品组合体。

对公路桥梁常用材料进行划分，主要包含混凝土、普通钢筋、预应力钢筋、钢板、沥青、砂浆、石材等。材料分类层级图示例如图2所示。

图2 桥梁工程材料分类层级图示例

(5)表66为桥梁工程属性表,用于公路工程项目及构件等属性，包含工程项目属性、空间属性、工程实体构件可以测量和检测的物理或理论上的特性以及设计参数指标属性等。属性只对特指的建设实体有实际意义，可对其他分类内容进行定义修饰和补充。属性表层级图示例如图3所示。

图3 桥梁工程属性分类层级图示例

2.3 编码体系

桥梁工程信息模型编码体系采用纯数字码，禁止使用其他字母、字符。分类编码由分类表编码以及层级编码组成，编码前两位数为分类表编码，代表特定类型语义的集合；层级编码指代特定类目在具体分类表内对应的语义层次。分类编码示例如图4所示。

图4 分类编码示例

3 分类编码应用实例

以BIM模型为核心的桥梁工程信息化技术的应用，可实现在工程全生命期内信息的交换和共享。利用属性工具，对BIM模型中的构件进行分类定义，赋予几何构件工程属性信息，如图5所示，从而将三维模型转化为工程数据库中的“属性信息”。

图5 桥梁塔柱构件属性信息示例

4 结束语

根据桥梁工程特点，并综合考虑项目不同发展阶段的模型需求，以不同的分类面，对桥梁工程进行分类编码。在实际工程中，携带统一的编码体系的构件可以用于不同的工程阶段，将各阶段和各参与方的数据联系到一起，从而促进工程全寿命周期中信息的传递与融合，具有实际应用价值。