BIM技术在公路工程试验检测中的应用

赵 壮

(中交国通公路工程技术有限公司，河南 南阳 473000)

0 引言

公路工程行业中，桥梁工程占据着重要的位置，相比其他工程项目，桥梁是交通运输较为关键的环节，无论是桥梁设计、运营还是施工，都要比其他项目更为复杂，难度更大。近年来，随着公路建设规模的进一步扩大，大跨度桥梁工程数目越来越多，桥梁建造难度也随之加大。21世纪是信息的时代，在桥梁试验检测中，为检验桥梁工程安全状况，一定要灵活而广泛地应用信息技术，才能保障桥梁质量。BIM技术是虚拟建筑模型的简称，BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性等特点，在桥梁试验检测中的应用，可有效提高试验检测结果的准确性，目前，在公路工程建设中得到了广泛应用与推广。

1 BIM技术的含义

BIM技术是由Autodesk公司在2002年首次提出的，自BIM技术问世后，便在建筑工程、管道工程、公路工程等多个行业得到了广泛关注。BIM技术是建筑信息模型的简称，是由充足信息构成以支持新产品开发管理，并可由计算机应用程序直接解释的建筑或建筑工程信息模型，即数字技术支撑的对建筑环境的生命周期管理。BIM技术是一种数据集成技术，可将各类不同数据合理地进行集成，数据涵盖不同格式、不同特点、不同来源等。集成涵盖逻辑集成、物理集成等。相比CAD，BIM技术与前者的本质区别在于数据集成，只有BIM技术才能实现建筑过程的数据集成，更直观地反映工程信息化。其特点如表1所示。

表1 BIM技术特点

表2 BIM技术流程

2 桥梁承载力评定

依据BIM技术，在桥梁承载力评定当中，主要流程如表2所示。

BIM系统中可根据测点所得校验系数，通过系统将所设阙值以上的测点自动筛选出来，并进行此测点传感器ID的显示；经BIM模型内的可定位传感器及其他构件，向信息数据库传送评定结果，如表3所示。

表3 评定信息数据库

在桥梁整个使用周期当中，可在数据库内存储每一次的承载力评定信息，保证评定结果和数据信息表内容相符。通过对比分析不同次数之间的桥梁静载试验结果，若结果数据存在较大偏差，便可直接从BIM数据库内获取信息，同时，还能绘制准确的数据变化曲线图，了解变化情况，以便于维修养护处理。

3 工程概况

本文以某公路预应力混凝土T形钢构桥为研究对象，其结构形式为58 m+3×144 m+58 m，通过BIM技术建立桥梁承载力评定系统。

3.1 桥梁BIM模型与有限元模型的建立

根据参数化设计法进行桥梁BIM模型的建立，箱梁截面为此桥梁上部结构形式，创建了箱梁族通过参数化设计定义构件的几何轮廓，随后结合箱梁实际进行顶板和底板弧度、棱角的模拟，沿桥梁纵向，箱梁截面可选择渐变截面。桥梁BIM模型如图1所示。

图1 桥梁BIM模型

通过BIM模型，可自动获取桥梁的各项数据信息，了解桥梁的真实情况。通过ANSYS软件，建立桥梁有限元模型，如图2所示。

图2 转换后的桥梁有限元模型

3.2 静载试验工况模拟和信息管理

在试验时间和工况确定的情况下，可通过BIM模型，真实显示工况下检测车辆的分布情况。同时，还可实现静载试验所用传感器的准确定位，同时利用ID进行传感器相关信息的查询与使用。

测点传感器信息的各项应用功能均涵盖于实测信息管理当中，例如信息录入、上传、查询、更新与删除等。为更详细地进行分析，决定以工况1-1的应变传感器实测信息管理为研究对象进行分析，见图3。

1)严格按照工程实际，合理采取符合要求的管理应变传感器，并获取ID，进入管理界面。

2)在对应工况栏下，输入测点实测数据，待上传数据完成后，即可直接传送到数据库进行存储。

3)通过工况查询功能，便可查找到之前上传的信息，并修改或删除掉错误的信息，保证信息记录的真实性、准确性。

图3 传感器信息管理界面

3.3 桥梁承载力评定

结合静载试验记录信息，例如检测车所在位置、轴重、轴间距等，进行检测车静力效应模拟分析，施加竖向荷载，根据传感器收集到的信息，在有限模型内输出所需数据，如挠度、应变等，并由此计算不同传感器ID下的实际情况。本系统可为了解及掌握桥梁承载力评定的相关记录提供方便，为此，本文在分析界面上，选择了3种不同传感器ID，对位于桥梁箱梁截面工况1-1的拉应变测点分析情况，所得结果如下。

1)传感器ID为635915，工况1-1下，理论值为2.31，实测值为1.49，校验系数为0.65。

2)传感器ID为635916，工况1-1下，理论值为2.39，实测值为1.62，校验系数为0.68。

3)传感器ID为633441，工况1-1下，理论值为1.31，实测值为1.23，校验系数为0.94。

通过上述分析，计算得到的结构校验系数范围在0.65～0.94，所得结果均小于规范值1.0，由此，判定桥梁承载力可满足使用要求。

4 结语

桥梁工程的特点为规模大、投资高、施工周期长，涉及的内容相对复杂，若不能科学、有效地做好试验检测分析，必定会影响工程建设的整体质量。应用信息技术不仅能够提升效率，更能增强市场竞争力，其中，BIM技术备受人们关注，将BIM技术应用到桥梁工程试验检测当中，可有效提高试验检测结果的准确性，同时便于查询以往历史检测记录，为后期养护维修提供可靠的数据依据。