道路桥梁检测数据结合BIM技术的应用研究

崔龙

安徽省建设工程测试研究院有限责任公司 安徽 合肥 230000

引言

由于桥梁工程所包含的分支项目较多且较为繁杂，无论在设计规划、施工作业还是后期的运营维护阶段，常需要多专业、多部门的协同工作，这就使得各部门间信息的对称性及快速传递得不到保障，加大了桥梁各个阶段的控制与管理的难度。随着近年来互联网和智能检测等技术的快速发展，使得工程项目中的实时信息收集与共享变为可能。BIM技术具有信息高度集中、数据实时共享等特点，应用较为广泛，在房屋建筑和桥梁工程方面也取得了较多成果。

1 BIM技术

建筑信息模型（Building Information Modeling）简称BIM，该技术在现阶段我国工程行业中的应用越来越常见，也得到了高度认可，自2002年提出至今，确实在多个领域发挥出了重要作用。在BIM技术的实际应用中，为了更好地实现三维立体模型的构建和应用，最关键的是确保相关信息资料的充分准备，尤其是对于工程项目中涉及的所有构件，都需要准确掌握其几何信息以及属性信息，进而才能够有效进行整体模型的优化构建[1]。从工程项目中BIM技术作用表现上来看，其不仅仅可以在规划设计环节中发挥较理想的指导作用，往往还能够较好地服务于全过程的优化管控，积极协助项目管理人员完成工程建设任务。基于当前桥梁工程项目设计工作的开展而言，BIM技术的应用往往可以表现出明显优势，具体如下。①BIM技术在桥梁工程项目设计中的应用具备可视化特点，进而也就能明显降低设计人员的工作压力，促使设计人员可以在虚拟化的三维立体信息模型上进行设计处理，对于各个信息资料的应用同样也更为高效有序。在BIM技术的应用下，往往还可以呈现出不同颜色以及大小的各个桥梁工程构件，以此不断提升桥梁工程结构设计水平，避免了因为设计视觉呈现效果不佳带来的设计隐患，明显优于传统二维平面设计方式。②BIM技术在桥梁工程项目设计中的应用，还能够表现出较强的计算分析能力，在面临当前越来越复杂的桥梁工程项目结构体系时，设计人员需要计算分析的内容往往也更为繁杂，进而也就极有可能导致一些错乱偏差问题出现。但是，在BIM技术的应用下，大量计算分析工作都可以自动化完成，尤其是在工程量统计以及相关造价管理工作开展中，都可以形成更高效的处理效果。③BIM技术在桥梁工程设计中的应用还具备明显优化效果，能够全方位优化设计方案，促使桥梁工程项目设计方案具备更强的可行性和协调性，尽可能规避各个设计隐患问题，降低后续施工中出现变更的概率。在BIM技术的应用下，桥梁工程设计方案往往可以形成更理想的优化验证，尤其是对于虚拟施工模块的应用，更是可以较好实现对桥梁设计方案的优化审查，及时改进其中存在的缺陷和隐患，以此不断优化提升设计水平。

2 检测数据内容不足

①缺乏精准度的检测标准。道路桥梁工程的检测其实是一项非常复杂的工程，因为道路桥梁工程本身涉及许多的项目与环节，而检测工作是要对这些所有的环节都要进行跟进与检测，确保施工的安全，可是当前并没有制定标准的道路桥梁内容的细则，所以检测人员经常不知道自己要检测的内容，对于检测内容无法进行深入的检测。②历史数据缺失。由于没有对检测数据进行系统的管理，很多基础数据无法获取和查询，不利于对设施进行纵向的分析比较，同时也导致了检测数据利用率低下的情况，一般只使用一次。③数据融合不足，宏观的看勘察、测量、试验都会产生检测数据，而由于行业的不同细分，这些检测数据往往仅在各自的范围内使用，很难出现在同一个平台内，很大程度的阻碍了不同数据间的相关性分析[2]。

3 检测数据与BIM技术的结合应用

3.1 BIM技术平台

①工程量统计。Revit软件可以自动统计项目的工程量。结构柱也按照此类方式进行统计，要注意的是结构柱中的主墩外，其余部分现浇混凝土的强度等级均小于结构框架。②碰撞检查。碰撞检查是BIM技术在桥梁结构设计过程中的重要一环。利用BIM软件进行桥梁设计阶段的碰撞检查，有利于核实和检查设计图纸中的错误，可以防止施工作业中出现的勘误。通过构建科学合理的模型，大大降低了施工中出错的可能性。运行碰撞检测结束后，会有两种情况，第一种是无碰撞时会弹出“无检测到冲突”的提示；第二种是发生碰撞则会出现冲突报告对话栏。针对第二种情况可以导出冲突报告来查看碰撞图元的类别和ID号，进行碰撞位置核实。在桥梁实际施工过程中，构件间直接发生交错的实体碰撞值得注意。利用Revit的三维可视化模型，可对混凝土连续梁桥段模型进行碰撞检测。③模型的图纸输出。Revit软件将生成的混凝土连续梁段施工图纸，用于实际的施工作业。不同于传统的图纸修改的返工方式，Revit软件不仅可以修改相应模型的不足之处，还可以带动所有二维图纸的修改，极大地促进了施工进度，避免了返工带来的时间和经济的成本。可以看到桥梁各构件的组成形式及变截面箱梁纵向钢束的情况。在实际的桥梁工程应用中，施工图纸主要包含有梁施工图和柱施工图。梁施工图主要包括各类型的模板图和主要梁段的配筋图等。在进行BIM软件设置时要注意注释内容参数设置的正确性、匹配的族定义、梁的标注等操作，柱施工图同上。待混凝土连续梁桥段各类型图纸布置完成后，还可以将二维结构模型导入到CAD软件中进行修改，联动两个画图软件是BIM工程的一大优势。综上所述，利用BIM技术平台可以较大程度地发挥对桥梁的设计和校核的优势，对材料和构配件的用量有了初步计量，提高了设计人员的工作效率。此外，还要注意协同工作的重要性。④协同工作。协同设计可以借助网络环境，由多个设计人员一起编制模型，共同完成一项设计任务。因此，实际桥梁工程建设中，协同设计应具有信息快速传递、流程布置明晰、工具设施齐全等特点[3]。

3.2 初步设计阶段

利用工业BIM工程技术软件，根据本专业课程的总体方案设计及示意图，自动完成本专业课程中所有道路、高架及桥梁的工程主体框架结构和辅助基础设施、管道及隧道路灯等的设计建模，并自动程序生成BIM技术模型相应的建模文档、工程量成本统计、工程成本估算等报表，绘制模型文档之后，绘制图片和工程模拟图，并绘制高速漫游的工程视频，从而使各专业的工程设计人员能够协调好各专业的设计工作，提前对各专业在进行工程设计时可能遇到的各种问题进行准确的分析和预测，从而减少了设计者的时间。持续期预算对整体设计稍做修改。

3.3 制定出详细的检测标准

道路桥梁的施工环节多，且周期较长，因此对于检测部门来说，应当制定出详细的检测内容与标准。首先，要对整个道路桥梁施工的环节有一个清晰的了解，然后就是要针对这些环节，分析具体的检测手段和要使用的检测技术，制定出一份详细的标准，从而更好地帮助检查人员安排自己的检测工作。其次，针对检测的员工，检测部门还应当要做好责任分工，把具体的检测内容分配到每位员工。

3.4 桥梁整体模型搭建

完成所有构件的单独建模后，对大桥BIM模型进行整合，考虑到硬件配置问题，采用以链接形式进行构件整合，链接形式的模型同样可与其他BIM软件进行交互。

3.5 施工阶段的规划安排

在桥梁施工阶段，存在施工环境的复杂性、预制构件的多样性和施工进度的不可控性等问题。通过模拟施工进度、施工工序、资源管理、项目构件安装等进程，确保合理性[4]。施工阶段的信息化模拟，具体包含以下内容。①施工过程模拟。施工过程模拟主要包括施工工期模拟和施工动态模拟两个部分，施工工期模拟中可能会出现工期偏差，当出现该问题时可及时采取动态纠偏措施。提前展示项目施工过程，优化施工关键部位建造流程，大大缩短工期。施工动态模拟利用4D模型进行可视化模拟施工过程，通过可视化操作指导，提高作业人员施工效率，为人员安全提供保障。一旦发现施工过程中存在不合理情况，可及时进行方案修改并再次进行模拟，从而确保施工过程安全合理。主要针对某混凝土连续梁桥段进行施工模拟。②调用全自动建模程序中的文件对桥梁模型进行施工阶段模拟。③进度模拟优化。还需注意将模型的基本信息与进度计划相集成，建立依据施工工期天数的进度模拟。BIM技术平台可依据施工控制要求，通过时间节点，细化施工工序，进行施工进度模拟。项目模拟的时间精确到“天”，并将模拟对象精细到分项工程，并根据施工现场的实际情况进行实时调整，这样大大提高了进度管理的精细化程度。此外，通过对施工计划与实际进度的追踪和对比，能够得出最佳施工方案，以获得合理的进度安排，实现资源优化的目的。④建模分析一体化。混凝土桥梁段荷载的受力对合理成桥有着重要影响。因此，本文计算荷载作用下桥梁段的内力变化情况。通过计算结果修订三维模型，优化构件满足受力要求，从而实现建模和分析计算高效统一。

4 展望

相比较，道路桥梁工程在这方面的工作还处在初级阶段，主要以桥梁结构的BIM建模作为突破点进行逐步推广，但多以研究为主，实际应用较少。其实早在2016年上海出台了针对市政道路桥梁的BIM应用标准，为道路桥梁的BIM应用打下了良好的基础。因此在市政基础设施中，无论是市政道路桥梁还是城市管网，与BIM技术都能有很多结合方式，并不一定要照搬建筑工程的模式。比如，相比较建筑工况条件，市政桥梁有更多不可预见的不利因素，养护维修是既有道路和桥梁的日常工作，这点与建筑完全不同，然而检测数据又与养护维修密切相关，基于这样的特点，恰恰反映了检测数据与BIM技术结合的重要性[5]。

5 结束语

综上所述，城市桥梁道路工程是国家重点的大型城市交通基础工程，保证了我国整个城市的道路交通畅通，也为城市居民日常生活和室外工作活动提供了极大的方便。运用BIM等技术对我国道路主体桥梁进行三维设计和监理分析，可以充分利用工程信息化等多种技术手段，构建桥梁的三维基本模型，实现对桥梁主体结构、设施及各种基本模型，如行人和交通管线等的三维一体化设计管理和实时监控，从根本上有效地改善和持续提高我国道路主体桥梁监理设计及监理分析的服务质量，促进我国现代城市工程建设和经济发展。