BIM在智慧桥梁和普通桥梁中的几十项应用

日期:2021-01-12 09:32 | 人气:

       BIM运用大数据+云计算+物联网等一系列现代化技术使得它可以应用在各种各样的建筑场景中,其中桥梁建筑也是在它的能力范围内的。
BIM桥梁

       BIM智慧桥梁中的应用

       伴随高速铁路的快速发展,我国先后建成了武汉天兴洲长江大桥、南京大胜关长江大桥、济南黄河大桥、铜陵长江大桥等一批具有代表性的铁路或公铁两用大跨度桥梁。它们不仅体积大、荷载重、运营速度快,而且结构新颖,设计美观,表明我国建桥水平已跃升于世界先进行列。
       目前,桥梁工程管理模式依旧是“设计-施工-管养”,面对不同管理者,相关信息在传递过程中可能出现失真甚至丢失的现象。
       1、以二维图纸作为信息载体,不易携带、传递和保存,且非专业人士较难理解。
       2、关键工序采用传统施工机具,效率偏低且人为因素影响大,施工信息沟通协调不足、追踪性差。
       3、桥梁管养依靠定期检定和人工巡检,未将设计、施工及各种监(检)测数据进行联动分析。
       建设智慧桥梁需要从项目全生命周期角度出发,以BIM技术为核心,以移动互联网等先进信息技术为手段,通过打破信息断层,有效控制工程信息的采集、加工、存储和交流,构建信息的创造、传递、评估和利用的良性循环机制。实现智慧设计、智慧建造和智慧管养,支持决策者对项目进行合理的协调、规划和控制,进而不断提升桥梁技术创新、信息化和智能化水平。
       通过控制多类型参数,调整模型中数据关系,实现模型的几何和类型参数变化,从而适应复杂多变的结构设计,提高建模效率。
       基于参数化建模,搭建桥梁构件库和模型库,累积标准构件的几何尺寸、属性信息,提高设计效率及质量。

       1、智慧建造+数字化施工

       借助物联网技术,及时采集建造过程中的关键数据和信息,并通过互联网实时上传到管理平台,实现关键参数量值、关键工序质量的有效把控。利用BIM模型所包含构件的几何尺寸信息,与大型机械设备进行无缝对接,直接生成下料、加工等信息,省略二次翻图转换工序,提高自动化水平。

       2、虚拟施工

       构建施工设备、施工工艺等相关族库,在工程正式施工前,利用BIM技术进行施工4D虚拟建造,通过可视化的预演练和施工过程模拟,检查设备空间位置和工艺实施的可行性,进而优化施工组织方案,减少返工,切实提高工效。

       3、施工信息管理

       集成建设、施工、监理、监控等各参与方的具体要求,依据规范标准,实现进度、安全、成本等施工信息的采集、存储、分析和反馈,对物料、设备等资源进行动态管控,获取有效施工信息。施工信息管理不仅可以实现施工质量的追踪,更为竣工验收资料的交付提供基础。同时融入施工计算分析模块,可为施工人员提供技术支持,极大方便了现场应用。

       4、基于“状态修”的管养

       基于互联网、物联网和云计算技术,搭建基于车-线-桥的数字化管养系统,集成智能巡检、病害库和知识库管理等模块。综合设计、施工、联调联试等信息,利用大数据技术对多源数据进行分析和深度挖掘。结合相关规范、标准,梳理并构建桥梁结构性能评价的基本指标体系,最终实现基于“状态修”的智慧管养体系,为今后类似工程的设计、施工和运营提供技术依据。

       5、BIM模型与FEM分析软件的衔接

       结合第三方网格划分软件或利用Python,c/c++等编程语言进行二次开发,开发与主导有限元分析软件的无缝接口,实现数据模型无损传递,避免重复工作,提高分析效率。
       伴随BIM、移动互联网、物联网、云计算及大数据等技术的广泛应用,传统土木行业正经历向智慧产业发展的信息革命。未来桥梁正在向更智能、更安全、更经济、更耐久、更环保、更美观的方向发展

       BIM桥梁中的应用

       1、BIM建模

       根据二维的设计图纸,依照国家和地方相关设计标准,利用BIM技术创建桥梁三维模型,建立的三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点,同时该模型反映了设计师的设计思想和工作成果。反映出设计院交付的成果的质量和深度,对其成果质量和水平能够起到客观反映。
       根据模型,形成对二维图纸中的设计错误,信息不完整、设计描述错误等明显错误的报告,对二维图纸的质量进行客观评价,同时通过桥梁的BIM模型进行桥梁深化设计。

       2、BIM设计方案对比

       由于桥梁工程地质、环境、人文比较复杂,选择一个好的设计方案显得非常重要。传统二维设计方法和多人协同工作专业分工的模式,从表面形式来看,设计师通过二维的图纸来表达三维的结构形式,而缺少结构的三维模型,除了容易出现结构的表达的不够清楚外,还常常出现绘图的错误,这些限制导致了施工图纸设计深度不够。而BIM技术提供了非常好的解决方案,三维模型具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点,基于其特性,将BIM技术应用于工程的实际施工。同时BIM可使结构与地质、环境、相结合,很好的为设计人员提供设计选择方案。

       3、协助设计

       二维的设计图纸不能精细地表达各个复杂节点的对接,而BIM可以建立对应的族,通过族精细的表现复杂节点,从而优化设计,让施工更加明了。

       4、临时工程的建立

       桥梁设计位置一般周边环境比较复杂,临时结构较多,传统的二维设计图纸不能很好地表达临时工程,只能作为施工的参考,而BIM模型可以体现桥梁结构与周边环境的情况,根据实际情况建立临时工程,很好的解决了临时工程建立的不到位,带来后期施工困难。

       5、图纸会审

       将各个专业BIM模型整合起来,形成一个完整的BIM模型。通过BIM模型支持业主、监理、施工以及设计院对设计图纸进行会审。
       基于BIM 的图纸会审是在三维模型中进行的,各工程构件之间的空间关系一目了然,通过软件的碰撞检查功能进行检查,可以很直观地发现图纸不合理的地方。
       基于BIM模型的图纸会审,高效,准确,准确发现设计成果中的内容缺漏、表述不清、相互矛盾等问题,供各方提出问题并讨论优化优化方案。

       6、综合管线优化与深化

       综合协调各专业之间的矛盾,统筹安排管线的空间位置及排布,制作管线综合平面图、剖面图、节点三维示意图等深化图纸,以避免空间冲突,尽可能减少碰撞,严格控制错误传递到施工阶段。提升设计净空、减少施工返工、提高工作效率和质量、加快施工进度。

       7、漫游动画

       通过在三维模型中进行漫游审查,以第三人的视角对模型内部进行查看。对BIM模型进行渲染处理,用较低的成本更快速的制作更真实的动画,对空间进行内部漫游动画制作辅助项目宣传展示和汇报。
       通过漫游、动画等形式提供身临其境的视觉、空间感受。及时发现不易察觉的设计缺陷或问题,加强事前控制,减少不必要的损失,有利于设计与管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审,加快报批工作。

       8、预留洞检查

       管线预留预埋孔洞设计是利用BIM模型,在设计优化深化后的BIM模型基础上,把管线构件精确位置在二维施工图上标识出来,生成专门的管线预留预埋孔洞设计图纸,由施工单位在进行结构施工时,一次性把将来管线穿过的孔洞留下来,这些孔洞可在管线安装施工时直接使用。管线预留预埋孔洞避免了结构施工中定位不精确,导致二次开口,避免结构受到破坏,提高了施工工作效率和质量。

       9、净高分析

       利用BIM桥梁模型,对桥面净高控制要求区域进行净高分析,从而确定净空高度,编制整体净高分析图和净高分析报告,提前发现设计不满足要求位置并采取措施优化净高,保障桥孔符合通航要求。

       10、碰撞检查

       利用BIM模型的碰撞检查各专业设备之间的碰撞、管线与桥梁结构部分的碰撞以及桥梁结构本身的碰撞,通过碰撞检查系统整个专业模型并自动查找出模型中的碰撞点,生成需要的碰撞检查报告。
       通过BIM的碰撞检测、信息化等特点,结合工程实际,对工程的施工工艺及施工难点进行解决把各个专业BIM模型进行合并,在施工之前,进行各专业设计图纸检查,提前发现图纸问题,查找结构与结构、综合管线与结构、钢筋与预埋管线的冲突,及时发现可能存在的问题并施工之前进行设计调整,减少设计图纸自身错误或者冲突导致的工程变更。

       11、车辆通行模拟

       将已完成道路、桥梁BIM模型,导入模拟软件中,通过交互式操作,检验车辆通行过程中可能存在的障碍干扰,如:校核转弯半径、坡度和净高,体验道路标识、指引是否明显、出入口设置是否合理等。

       12、交通疏解模拟

       通过对道路、桥梁交通疏解方案,进行交通疏解模拟,达到安全文明施工,将车辆通行、市民正常出行的影响降低到最低,保障施工有序进行。

       13、BIM算量

       基于BIM模型,计算出清单和定额工程量进行工程量计算分析,快速输出计算结果,生成工程量清单,从而检查和发现造价咨询成果问题,避免漏算错算,为工程工程结算和竣工决算等成本工作提供有力支持。
       深化施工BIM模型,完善建筑信息模型中的与计算成本相关的信息;
       利用BIM算量软件,按业主确定的清单形式,计算桥梁工程程量,生成工程量清单;
       将得到的工程量清单作为评价造价咨询企业成果文件质量的依据、作为工程施工阶段工程结算和竣工决算对量的依据;
       对于设计变更,利用BIM模型快速分析出变更前后的工程量变化情况,作为变更的决策依据和签证材料。

       14、全景观察

       BIM技术的特点之一可视化,可以在桥梁工程施工前,通过相关软件对桥梁工程整体情况及桥梁所处的地表环境进行深度模拟。利用软件为桥梁建模,将桥梁模型导入到CAD软件内,与此同时,将桥梁所处地形图片导入到CAD软件中。通过这样的方式,就可以让各行业人员在桥梁没有施工之前就能了解桥梁工程的整体情况。

       15、巡检模式

       BIM技术除了对桥梁工程进行可视化模拟之外,也使得运维阶段对桥梁的巡检进行可视化管理,通过基于BIM技术开发的运维管理平台模拟桥梁养护并进行日常巡查工作。通过这样的方式,可以让各行业人员了解桥梁各部件的组成,更重要的是,让桥梁维护人员明确自己的工作。

       16、病害发展

       俗语说“千里之堤毁于蚁穴”,桥梁建成之后的病害监控就显得尤为重要。通过BIM技术实现桥梁检查可视化的同时,将桥梁检查出的病害情况通过大数据的方式进行报存,并且模拟出桥梁部件病害发展的过程。通过这样的方式,让桥梁维护管理人员在发现并记录病害的时候有据可依,并且让桥梁病害的记录更加规范,方便检查后输入到桥梁运营管理系统中。

       17、桥梁维修

       BIM运维管理平台在桥梁运维阶段可以降低桥梁检查维修成本,提高检修效率,系统平台将施工计划和BIM模型相关联,实现桥梁病害问题节点3D可视化呈现,让相关人员对于如何修复更直观的把控。从而让桥梁维修人员可以很直观地掌握部件病害的多少,从而更容易制订维修方案。

       18、维修数据反馈留存

       基于BIM+大数据技术的结合,可以实现桥梁维修资料的同步性,将维修人员对于发现病害问题、制定维修方案、实施维修方案、维修完成进行一系列的数据留存并进行反馈,从而对桥梁各部件的病害情况进行实时掌握。
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