基于BIM技术的某斜拉桥应用研究

劳从时

摘要：本文论述了某斜拉桥基于BIM技术在运维管理中的流程，完成了项目的建模，模型上传，模型的参数关系，创建二维图纸以及运维管理等工作。通过开发特有的BIMRUN协同工作平台，极大的提升运维管理工作的效率和质量，切实提高养护管理精细化水准，及时处理现场病害及故障，结合运维APP降低应用新技术的软硬件投入成本，提升了基于BIM的养护资料、设施设备信息查询、应急事件监控指挥的效率与质量。

Abstract： This paper discusses the operation and maintenance management process of a cable-stayed bridge based on BIM technology， and completes the project modeling， model uploading， model parameter relationship， two-dimensional drawing creation and operation and maintenance management. By developing unique BIMRUN collaborative work platform， it greatly improves the efficiency of operational management and quality， and improves maintenance management refinement level， deals with diseases and fault timely processing site， and combining with the operational APP， it reduces the hardware and software costs for the application of new technology， and improves the maintenance based on BIM data， facilities， information query， emergency event monitoring efficiency and quality.

关键词：BIM技术;运维管理;斜拉桥;运维APP

Key words： BIM technology;operation and maintenance management;cable-stayed bridge;operations APP

中图分类号：TU71                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）33-0187-02

0  引言

随着我国经济的高速发展，建筑行业也得到了快速的发展。但随之而来的问题也日益凸显。建筑业是劳动密集型产业，具有资源使用量大，参与方数量多等特点。相较于其他行业，建筑业的工艺效率低下，对资源造成极大的浪费。无论是在设计阶段、施工阶段、竣工阶段或使用阶段，都需要多方的协同工作和有效沟通。有效沟通的关键在于多方信息传递的准确性、及时性。显而易见，在传统施工工艺中，信息的传递由于主客观因素出现了信息失真、延时等问题。信息的失真、延时对协同工作造成极大的不便利。BIM技术的出现为建筑业的协同工作提供了有效的帮助。

1  BIM技术在桥梁方向的应用现状

桥梁工程往往都是大型复杂工程，桥梁的类型也多种多样。这类工程的设计、施工都是相对复杂，同时需要考虑复杂的地理环境和其他主观因素的影响，在一定程度上增加了设计、施工的难度。

随着BIM技术日益成熟，它的优势也得到了体现，越来越多的桥梁工程应用到BIM技术。如塞拉利昂公路中的一座桥梁采用BIM技术对其在设计阶段进行应用研究，完成了项目建模，设计检查，工程量清算，生成二维施工图以及施工模拟，大幅度提高施工效率，明显缩短工期[1]。合肥南环线钢铜梁柔性拱桥的施工中应用BIM技术，从协同工作角度具体阐述在引入BIM技术后，该桥在生产、安装等过程的工作效率的提高。合肥新侨机场高速公路的斜跨拱桥项目中运用BIM相关技术，解决了吊索箱深化设计的难题[2]。李学红、郭红领等人提出了将BIM技术运用到桥梁的设计优化和施工优化中，研究了项目的可行性和效益性[3]。于金勇、林敏基于实际案例将技术应用于地铁安装工程，全面的介绍了BIM技术给项目各参与方;建设单位、设计单位、运营单位带来的转变和效益增长点[4]。

本文以某特大型斜拉桥为例，探索BIM技术在特大型桥梁运维管理中的应用方法与模式，利用BIM可视化、可集成、可模拟的特点试点如何改善管养方法、提升管养工作的效率和质量。

2  BIM技术在斜拉桥设计中的主要应用

在设计阶段，应用 BIM 技术依次要经过建模，设置出图模板，出施工图，施工模拟，运维阶段应用等主要过程。

2.1 BIM模型创建

综合考虑运维阶段对BIM模型的管理细度要求，对大桥周边环境、土建、机电及监测各专业确定建模标准;综合考虑参数化建模的便捷性及后续软件研发的便利性，确定建模软件;确定合理的建模范围、场景划分原则、模型参数、模型材质等;创建并形成符合运维要求的斜拉桥BIM几何模型和相关数据参数（静态参数），为后续BIM应用提供基础。建模深度方面，总体上要满足LOD500（運维模型）的深度，主要的设施设备模型需具备，并需关联相关数据、文档、图纸等，如构件名称、结构尺寸、材料信息，历史维护、更换信息、构件图纸、基础沉降历史数据。图1是斜拉桥整体结构模型图。

2.2 模型上传

本系统模型使用BIMRUN平台存储（图2 BIM模型储存示意图），模型使用Revit插件上传方式，从建模软件中直接将模型采用差量更新方式同步到BIMRUN数据库中，以结构化数据的形式存储模型的几何、属性信息。模型上传BIMRUN平台后，通过API为斜拉桥基于BIM的智能化运维管理系统提供图形引擎支持。

2.3 模型关联的静态参数与资料

模型的主要参数与资料包括如下形式：设施设备的名称、编码、设计技术指标（结构化数据）、施工图（文档）、竣工图（文档）、设计变更（文档）、施工监控（文档）、成桥试验（文档）、图片（文档）等;以上结构化数据和文档类数据均统一在运维管理系统中维护并与模型关联，维护方式采用如上圖所示的Excel数据初始化表格批量导入维护。

2.4 设置出图模板，创建二维图纸

通过BIM三维模型，直接生成二维图纸是BIM的优势之一。模型与图纸的关联性能够保证图纸的准确性和质量。目前来说，对于此环节的最大问题就是建模时间久，工作效率不高。然而对于后期的图纸质量有保证，也正好体现出BIM的应用价值。

3  运维管理系统

此斜拉桥的运维管理系统服务器放置在大桥管控中心机房，并通过网络与多个既有系统保持数据交互。系统使用B/S和M/S混合结构，巡检养护人员不仅可在管控中心通过局域网在浏览器中访问系统，也可在公网通达的任何地方使用浏览器或移动APP访问系统。运维管理系统主要功能框架如图3所示。

3.1 在线中控

该功能使用BIM的可视化特征，集成桥梁运行过程中的各类动态数据与报警信息，通过标签、颜色、视频、数据曲线等方式展现相关信息，实现对桥面交通视频、桥面交通流量、桥位环境数据、桥梁结构响应、设施病害、设备故障、事件报警等动态数据的三维直观查看。

3.2 巡检养护管理

养护管理是系统的业务核心部分，也是日常业务数据更新最为活跃的部分。包含养护计划、工单管理、故障管理、缺陷管理。

3.3 应急处理

应急处置包含报警事件管理、应急预案管理和应急事件管理功能。该模块整合了健康监测、交通等信息，可对超速、超载车辆、设施故障、结构安全状况进行报警和跟踪监测。报警事件管理用于中控登记经确认的报警事件，该事件会以醒目标签形式在首页BIM界面中展现。

3.4 运维APP

运维APP用于给管养人员在外场作业及移动办公环境下，访问大桥BIM模型、接收大桥相关的各项指标报警信息、扫码集现场发现的病害与故障等应用，APP使用运维管理系统相同的数据库和模型库，各类数据与运维管理系统数据保持同步。

4  结论与展望

①利用BIM技术切实提高了养护管理精细化水准：可实现细化到具体设施设备的精细化养护作业模式，养护管理的主要工作如养护计划、巡检、故障及缺陷、维修养护管理等都可与具体的设施设备关联，实现了养护管理的数字化、信息化。

②巡检人员通过app可将现场病害及故障照片、视频上传至系统，并通过二维码扫描直接关联到具体的设施设备，可以提高病害发现、维修速度，最大限度减缓病害发展，使病害在初期就能及时维修，起到预养护作用，一定程度上降低了成本。

③模型满足运维的需要，采用高性能跨平台的图形引擎，使模型与数据的加载速度快捷、模型漫游流畅，为管养人员访问模型和数据降低了软硬件门槛，降低了应用新技术的软硬件投入成本，大大提升了基于BIM的养护资料、设施设备信息查询、应急事件监控指挥与作业交底的效率和质量。

参考文献：

[1]刘智敏，王英，等.BIM技术在桥梁工程设计阶段的应用研究[J].北京交通大学学报，2015，39（6）：80-84.

[2]杜伸云.合肥新桥机场斜跨拱桥错箱深化制作基BIM关键应用[J].土木工程建筑信息技术，2012，4（1）：82-86.

[3]李红学，郭红领，等.基于BIM桥梁工程设计与施工优化研究[J].工程管理学报，2012，26（6）：48-52.

[4]于金勇，林敏.BIM技术在地铁安装工程中的应用[J].土木工程建筑信息技术，2013，2：02.

[5]吴露方.基于BIM的桥梁全生命周期管理研究初探[J].土木工程建筑信息技术，2013，5（6）：18-21.

[6]程海根，沈长江.BIM技术在桥梁工程中的应用应用研究综述[J].土木工程建筑信息技术，2017，9（5）：103-109.

[7]黄晓东.基于BIM技术的某混凝土框架结构机房改造设计[J].土木工程建筑信息技术，66-70.

[8]汪彬.建筑信息模型（BIM）在桥梁工程上的应用研究[D].南京：东南大学，2015：4-5.