橋梁工程中BIM技術的和應用

橋梁工程中BIM技術的研究和應用ResearchandApplicationofBIMTechnologyinBridgeEngineering2017年5月

吳宏波目錄CONTENTS規(guī)劃階段BIM技術應用BIMapplicationinplanningphase1設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase2施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase3運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephase4衛(wèi)星云圖生成三維地模常用商業(yè)衛(wèi)星圖片數據源：谷歌地球、谷歌地圖、天地圖、百度地圖谷歌地球：最高清晰度0.25m像素分辨率，平面精度10m，垂直精度5m，為現在市場上最常用衛(wèi)星圖片數據來源衛(wèi)星圖片建模：模型精度影響因素有照片精度、建模軟件算法，其中影響最大的是衛(wèi)星圖片精度。衛(wèi)星圖片建模技術Satelliteimagemodelingtechnology規(guī)劃階段BIM技術應用BIMapplicationinplanningphase橋梁國家工程研究中心無人機建模無人機拍照操作針對民用衛(wèi)星地圖精度較低的不足，利用無人機拍照，應用Contextcapture軟件進行抽模，建立高精度工程場地模型工程全線工程場地模型由上述高精度工程場地模型和衛(wèi)星地圖模型結合而成無人機拍照抽模技術Dronephotomodelingtechnology規(guī)劃階段BIM技術應用BIMapplicationinplanningphase方案比選通過將工程模型與場地模型、衛(wèi)星地圖相結合，方便工程方案的選擇、優(yōu)化與調整方案比選comparisonofdesignproject

規(guī)劃階段BIM技術應用BIMapplicationinplanningphase方案優(yōu)化Projectoptimization通過虛擬現實（VR）技術，進行方案細節(jié)的優(yōu)化，滿足方案美學要求規(guī)劃階段BIM技術應用BIMapplicationinplanningphase2.設計階段BIM技術應用 BIMapplicationindesignphaseBIM協同設計collaborativedesign通過BIM協同設計系統(tǒng)，將設計人員按專業(yè)分工，統(tǒng)一納入系統(tǒng)進行協同設計，可以提高設計信息流轉效率協同設計系統(tǒng)管理整個設計流程，并可與企業(yè)其他信息管理系統(tǒng)集成，形成設計企業(yè)信息化的構架BIM協同設計流程BIM與企業(yè)信息化架構參數化建模Parametermodeling實現常規(guī)標準化橋梁、沉管隧道的參數化，主橋主要構件的參數化建立三維上、下部構件的標準化庫，如箱梁、墩身、基礎等。根據原始基礎資料及線路設計資料，自動化、批量化完成全線引橋橋梁的設計建模BIM參數化快速建模2.設計階段BIM技術應用 BIMapplicationindesignphase碰撞檢查CollisionDetection設計過程中鋼筋及預應力筋的碰撞檢測，橋上橋內設施、隧道內機電管線的碰撞檢測，以及設計階段其他構件的干涉檢測。梁內配筋碰撞檢測2.設計階段BIM技術應用 BIMapplicationindesignphase2.設計階段BIM技術應用 BIMapplicationindesignphase三維模型出二維圖紙3Dmodelsto2Ddrawings建立通過剖切、投影等方式生成二維圖紙建模分析一體化Integratedmodelingandanalysis橋梁整體計算：通過參數化建模的的方式生成三維模模型；同時模型能能導入分析軟件進進行分析計算，實實現高效的全橋設設計和分析計算過過程橋梁局部構件計算算：將BIM三維模型局部導入入有限元計算軟件件計算，通過計算算結果修訂三維模模型，從而實現建建模和分析計算的的高效統(tǒng)一BIM模型整體、局部計算模型分析軟件計算BIM模型與計算結合流流程2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase建模分析一體化Integratedmodelingandanalysis分析功能車輛荷載模擬預應力、收縮徐變變模擬溫度荷載分析施工階段非線性模模擬成橋階段非線性模模擬自主開發(fā)可進行梁梁橋、斜拉橋、懸懸索橋各類橋型非非線性分析的橋梁梁三維非線性數值值分析軟件OSIS2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase建模分析一體化Integratedmodelingandanalysis建立參數化的橋梁梁模型，提取設計計參數，自動生成成計算分析軟件Osis命令流Revit建立橋梁構件族Dynamo提取族參數參數化建模軟件Dynamo組裝橋梁整體模型型2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase建模分析一體化Integratedmodelingandanalysis將自動生成的節(jié)點點、截面等命令流流組合，添加邊界界條件，導入Osis進行分析計算導入Osis進行計算Osis計算結果Python腳本重組Osis命令流2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase建模分析一體化Integratedmodelingandanalysis模型參數化修改，，自動生成構件命命令流參數化模型Python腳本Osis命令流2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase建模分析一體化Integratedmodelingandanalysis通過截取局部BIM模型，導入有限元元軟件，添加邊界界條件，分析局部部受力情況BIM模型導入Ansys模型Ansys計算結果2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphaseBIM技術工程實踐BIMproject橋梁：昭君黃河大橋、平平塘大橋、西江大大橋、龍口大橋、廈門第二東通道道等市政：大連灣跨海交通工工程軌道交通：佛山地鐵二號線方方案策劃隧道：港珠澳大橋沉管隧隧道、深中通道、、小大連灣隧道投投標港珠澳沉管隧道道最終接頭昭君黃河特大橋橋模型大連灣主橋VR視角綜合管廊：集團特大課題““綜合管廊BIM技術研發(fā)及應用用”深中通道水下地地形圖及LOD200構件圖西江橋模型龍口1號大橋模型2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase裝配化鋼橋聯盟盟組建Thesteelbridgealliance鋼橋聯盟致力于于打造成為全產產業(yè)鏈服務的供供給者，標準規(guī)規(guī)范的提升者，，機制創(chuàng)新的推推動者和邁向高高端的引領者2016年11月1日“鋼橋聯盟””正式成立貫徹落實國家五五大發(fā)展理念和和供給側結構性性改革要求強化企業(yè)技術創(chuàng)創(chuàng)新主體，統(tǒng)籌籌資源，實現創(chuàng)創(chuàng)新驅動全產業(yè)業(yè)鏈發(fā)展的有效效途徑國家層面響應了交通運輸輸部交公路發(fā)〔2016〕115號文“交通運輸輸部關于推進公公路鋼結構橋梁梁建設的指導意意見”行業(yè)層面聯盟任務及目標標鋼橋標準制修訂訂編制裝配化鋼橋橋通用圖核心技術及裝備備研發(fā)人才培養(yǎng)創(chuàng)建鋼橋科技創(chuàng)創(chuàng)新平臺探索“全總包模模式”打通裝配化鋼橋橋全產業(yè)鏈，邁邁向國際高端2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphaseBIM技術在裝配式鋼鋼橋通用圖中的的應用BIMtechnologyinsteelbridgestandarddrawing通用圖編制將完完全采用BIM技術建立結構數數字模型實現BIM數字模型與結構構仿真分析計算算一體化融合，，及與下游制造造業(yè)的BIM數字模型軟件的的融合、對接、、轉換通用圖的編制成成果將以“BIM數字模型+設計說明+圖紙目錄+出圖說明”的形形式固化與提交交裝配化鋼橋系列通用圖鋼-混組合梁橋鋼板梁橋鋼箱梁橋鋼桁梁橋鋼拱橋人行天橋應急臨時橋BIM模型作為通用圖圖交付標準基于BIM模型打通設計分分析一體化BIM模型保證全產業(yè)業(yè)鏈數據暢通2.設計階段BIM技術應用BIMapplicationindesignphase3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase基于設計提供的的BIM模型及施工管理理平臺解決施工工中的控制及管管理難題，施工工交付BIM模型記錄施工數數據痕跡，作為為運維階段BIM模型的初始狀態(tài)態(tài)，實現數據的的全生命周期流流動施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase設計BIM模型構件自動化生產數控設備虛擬拼裝施工模擬BIM施工管理平臺數據4D施工管理5D資源管理數字化驗收數據施工數據模型修正施工交付BIM模型施工受力初始變形初始損傷施工階段數據痕跡…鋼結構的加工制制造與拼裝施工工（1/6）ManufacturingofsteelstructureBIM建模深化設計圖紙，精細化BIM建模，為工廠制造和安裝施工提供數據信息工廠數字化制造將BIM模型與制造廠共享，輸出加工圖紙、材料清單及數控文件，直接指導構件的加工制造工廠拼裝或現場施工將BIM模型與施工現場共享，利用模型或模型輸出的圖紙進行拼裝、架設3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase鋼結構的加工制制造與拼裝施工工（2/6）Manufacturingofsteelstructure鋼結構BIM三維實體建模出出圖進行深化設設計的過程，其其本質就是進行行計算機虛擬預預拼裝，實現““所見即所得””的過程港珠澳沉管隧道道最終接頭tekla模型（含舾裝設設備）3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase鋼結構的加工制制造與拼裝施工工（3/6）Manufacturingofsteelstructure基于BIM三維模型，輸出出數控文件，自自動套料排版或或人工排版，用用于數控機床的的自動化下料切切割基于BIM技術的數控下料料切割3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase鋼結構的加工制制造與拼裝施工工（4/6）ManufacturingofsteelstructureTEKLA建立的BIM三維模型可自動動生成鋼結構深深化設計詳圖（（整體布置圖、、零件圖、構件件圖和節(jié)段圖等等）和各種報表表，用于施工安安裝快速出圖功能整體布置圖（本本體結構）3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase鋼結構的加工制制造與拼裝施工工（5/6）Manufacturingofsteelstructure頂板單元圖（構構件圖）工程量清單鋼筋籠單元3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase鋼結構的加工制制造與拼裝施工工（6/6）Manufacturingofsteelstructure根據BIM三維模型和鋼結結構施工詳圖進進行分片裝配焊焊接，搭設分段段胎架進行分段段組裝焊接、打打磨，探傷檢測測和相關測試實實驗，最終整體體拼裝焊接、拼裝過程程3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase混凝土節(jié)段預制制Pre-fabricatedconcretesection根據BIM三維模型，采用用液壓模板系統(tǒng)統(tǒng)進行混凝土節(jié)節(jié)段預制將生成的節(jié)段進進行編號，附著著二維碼進行管管理3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase施工模擬Constructionsimulation關鍵施工工藝的的可視化表達，，方便業(yè)主、設設計單位、施工工單位進行技術術交底3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase虛擬施工Virtualconstruction在施工之前就能能看到并了解整整個項目施工的的過程、結果以以及對應的工程程量，為實際工工程項目施工提提供經驗和最優(yōu)優(yōu)的可行方案3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase構件信息管理Componentinformationmanagement通過BIM模型管理構件信信息，快速查詢詢每個橋梁構件件的屬性信息3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase施工進度管理Constructionschedulemanagement將BIM模型附加施工進進度計劃屬性參參數，形成4D模型。直觀展現現計劃建造過程程，分析實際施施工與進度計劃劃的偏差，合理理糾偏并調整進進度計劃，使管管理者對工程量量及進度影響一一目了然3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase施工質量管理Constructionqualitymanagement施工方錄入提交交構件質量及危危險源信息，系系統(tǒng)推送至監(jiān)理理方及業(yè)主，實實現構件與質量量信息關聯，可可以隨時查看質質量安全信息，，提高管理效率率3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase施工計量管理Constructioncostmanagement相對計劃和實際際進度，計算整整個工程、任意意WBS節(jié)點、3D施工段或構件在在任意時間范圍圍的工程量以及及累計工程量，，為計量支付提提供工程量依據據。3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase數字化校驗與移移交施工質量復核Constructionqualityreview利用三維掃描儀儀對構筑物進行行三維掃描獲得得目標物點云數數據，通過三維維模型與點云模模型進行對比和和可進行外觀質質量復核。利用用探傷儀獲得目目標物內部缺陷陷，進行構件質質量復核竣工數字化交付付digitaldelivery施工結束后，將將形成一個真實反映建建筑物的竣工模模型和包含質量、設備備、文檔等信息息的數據庫，這些將作為施工成果移移交到運維階段段3.施工階段BIM技術應用BIMapplicationinconstructionphase4.運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephaseBIM模型記錄施工中中的受力、變形形及初始損傷等等信息，并基于于監(jiān)控信息實時時修正BIM模型，解決健康康監(jiān)測模型的準準確性問題基于統(tǒng)一管理平平臺及運營大數數據，實現管養(yǎng)養(yǎng)的信息化、智智能化運維階段BIM技術應用方案BIMapplicationinoperatephaseBIM模型分析模型（運維階段）施工受力初始變形初始損傷監(jiān)測檢測橋梁安全性自動評估、決策預警管養(yǎng)方案維修加固模型修正全壽命周期成本計算及評估BIM建養(yǎng)一體化云平臺數據數據建養(yǎng)大數據施工階段數據痕跡…橋梁BIM建養(yǎng)一體化云平平臺BridgeBIMconstruction-operateintegratedcloudplatform應用BIM、多源異構數據據集成及移動互互聯技術，建立立橋建養(yǎng)一體化化平臺，實現橋橋梁全周期的信信息共享和動態(tài)態(tài)模擬，進行橋橋梁運維的準確確評估、快速預預警和高效決策策橋梁運維BIM模型橋梁實時感知系系統(tǒng)與遠程傳輸系統(tǒng)統(tǒng)數字化巡檢評估與預警決策設計階段施工階段數據入庫及時感知自動決策4.運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephase監(jiān)控大廳橋梁云數據中心橋梁遠程安全監(jiān)控橋梁綜合分析評估特殊事件應急監(jiān)管監(jiān)測數據管理橋梁國家工程研研究中心橋梁BIM建養(yǎng)一體化云平平臺：橋梁國家家工程研究中心心實施示范Thebridgenationalengineeringresearchcenterdemonstration4.運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephase4.運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephase將建設期形成的的橋梁BIM模型與運維護期期養(yǎng)護管理信息息相融合，形成成建養(yǎng)一體化橋橋梁BIM模型橋梁運維BIM模型：融合監(jiān)測測和養(yǎng)護信息的的建養(yǎng)一體化模模型BridgeoperationalBIMmodel:integratedmonitoringandmaintenanceinformation風速儀溫濕度儀溫度計應變計運維BIM模型橋梁結構模型(結構信息)監(jiān)測系統(tǒng)模型(荷載、環(huán)境、響響應)監(jiān)測系統(tǒng)參數、、傳感器位置、、采購信息、維維護信息對施工階段模型型進行校核、完完善，獲得工程程驗收模型動態(tài)稱重系統(tǒng)GPS+BDS傾斜角度傳感器器纜索振動加速度度計結構振動加速度度計位移計攝像機…………運維模型（嘉紹紹大橋）監(jiān)測系統(tǒng)模型橋梁模型4.運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephase針對多災害作用用下橋梁工程發(fā)發(fā)生的災害行為為及后果，采用用并發(fā)采集技術術和遠程高效傳傳輸技術，建立立多災害實時感感知與傳輸子系系統(tǒng)、橋梁監(jiān)測測數據庫系統(tǒng)，，為感知結構響響應、預測災變變行為提供數據據支撐橋梁實時感知與與遠程傳輸Bridgereal-timeperceptionandremotetransmission橋梁感知及遠程程傳輸（嘉紹大大橋）車輛船撞風速波浪地震溫度濕度雨量振動變形應變索力支座反力疲勞基礎沖刷腐蝕裂縫感知系統(tǒng)荷載與環(huán)境結構局部響應結構整體響應位移轉角溫度曲線剛性鉸位移曲線線剛性鉸位移曲線線4.運維階段BIM技術應用BIMapplicationinoperatephase建立智能化