徐 亮, 戴 瑋, 孫 莉, 何 飛, 曹智磊

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司;公路交通節(jié)能與環(huán)保技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心,安徽 合肥 230088)

0 引 言

伴隨著我國(guó)公路橋梁交通的迅速發(fā)展，橋梁養(yǎng)護(hù)管理方面的問題也日趨明顯：養(yǎng)護(hù)管理不到位，信息傳遞不及時(shí)，協(xié)同工作不同步等。為了切實(shí)解決這些問題，提升長(zhǎng)大橋梁養(yǎng)護(hù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和可視化水平，將BIM技術(shù)運(yùn)用到橋梁養(yǎng)護(hù)和管理當(dāng)中應(yīng)運(yùn)而生?；贐IM技術(shù)建立一套完善的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，是滿足日益增加的行業(yè)與社會(huì)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的信息化需求，進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)管理信息化、數(shù)字化升級(jí)的必要條件。

橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)是包括數(shù)據(jù)分類采集、數(shù)據(jù)錄入存儲(chǔ)、技術(shù)狀況評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用、檢測(cè)信息處理和進(jìn)行養(yǎng)管工作的分配等等在內(nèi)的一套綜合管理技術(shù)[1]。橋梁養(yǎng)管系統(tǒng)主要經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段[2]，搭建基于BIM技術(shù)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，將現(xiàn)代化信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程建設(shè)管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與集成應(yīng)用[3]，對(duì)建筑實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，有助于養(yǎng)護(hù)工作者科學(xué)快速地做出決策，實(shí)現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)管理向橋梁資產(chǎn)管理的轉(zhuǎn)變，提高養(yǎng)護(hù)管理水平。

1 研究背景

本養(yǎng)護(hù)管理的應(yīng)用研究主要依托于安徽省跨江跨河長(zhǎng)大橋梁進(jìn)行開展，并以某長(zhǎng)江公路大橋?yàn)閼?yīng)用研究實(shí)施對(duì)象。所研究的橋梁都部署了橋梁管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁巡檢等檢查數(shù)據(jù)的收集與管理；同時(shí)部署了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集與管理。但是在應(yīng)用中，各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)未融合，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)主要以表單的形式展現(xiàn)，內(nèi)容不具體、表達(dá)不形象，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，缺乏可視化支持，不能統(tǒng)一應(yīng)用到其他橋梁之上。

針對(duì)運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段橋梁養(yǎng)護(hù)管理中存在的問題，本研究將基于BIM技術(shù)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)應(yīng)用到長(zhǎng)大橋梁上。主要應(yīng)用技術(shù)研究?jī)?nèi)容包括：橋梁養(yǎng)護(hù)信息模型(BIM)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)研究，橋梁養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與結(jié)構(gòu)化研究，橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息疊加與融合技術(shù)研究，橋梁病害可視化記錄的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究以及橋梁健康監(jiān)測(cè)報(bào)警在BIM模型中三維動(dòng)態(tài)展示的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究。

2 養(yǎng)護(hù)信息模型、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作中應(yīng)用信息技術(shù)，需要諸多基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的支持，以使養(yǎng)護(hù)模型與相關(guān)信息的關(guān)聯(lián)性[4]、多專業(yè)信息模型的協(xié)調(diào)性[5]能通用到長(zhǎng)大橋梁養(yǎng)護(hù)管理模型當(dāng)中。目前國(guó)內(nèi)還沒有發(fā)布運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段橋梁信息模型分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)，在遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《施工工程信息的組織》(ISO 12006-2)的框架下，通過規(guī)定養(yǎng)護(hù)用橋梁信息模型的分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)，制定橋梁養(yǎng)護(hù)階段的構(gòu)件屬性集的基礎(chǔ)屬性、構(gòu)件屬性、材料屬性見表1。根據(jù)橋梁工程信息模型的構(gòu)件分類和構(gòu)件適用的材料，對(duì)病害進(jìn)行分類，建立病害屬性標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)建立橋梁構(gòu)件與病害之間的對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)關(guān)系。

表1 橋梁養(yǎng)護(hù)階段構(gòu)件屬性

以“混凝土結(jié)構(gòu)非結(jié)構(gòu)性裂縫”這種病害為例，展示病害屬性標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)內(nèi)容見表2。

表2 混凝土構(gòu)件非結(jié)構(gòu)性裂縫病害屬性

3 基于BIM技術(shù)的橋梁養(yǎng)管系統(tǒng)開發(fā)

只有在養(yǎng)護(hù)信息模型構(gòu)件和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上，才能將橋梁模型應(yīng)用在養(yǎng)護(hù)管理工作中，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)信息資源與模型構(gòu)件的對(duì)應(yīng)掛接。對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理工作而言，一整套橋梁養(yǎng)管系統(tǒng)平臺(tái)是將研究成果信息化、集成和轉(zhuǎn)化的重要途徑[6]。

平臺(tái)采用瀏覽器/服務(wù)器(b/s)模式搭建，共分為硬件層、體系支撐、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和用戶層，如圖1所示。

圖1 平臺(tái)架構(gòu)示意

可視化養(yǎng)護(hù)平臺(tái)集成了項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)信息數(shù)據(jù)，養(yǎng)管中心可以在平臺(tái)查看項(xiàng)目數(shù)據(jù)，并且可對(duì)橋梁病害進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)、安全預(yù)警，將定檢病害數(shù)據(jù)與平臺(tái)三維模型進(jìn)行對(duì)應(yīng)掛接，并根據(jù)定檢數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算橋梁的技術(shù)狀況打分，通過顏色渲染，直觀掌控橋梁健康狀況，實(shí)現(xiàn)了調(diào)用長(zhǎng)大橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握橋梁監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。下面以橋梁構(gòu)件屬性、病害分布查詢和技術(shù)狀況渲染和查詢?yōu)槔M(jìn)行說明，結(jié)果如圖2～圖4所示。

圖2 橋梁構(gòu)件屬性內(nèi)容

圖3 橋梁病害分布查詢

圖4 橋梁技術(shù)狀況渲染及查詢

4 結(jié) 論

通過對(duì)某長(zhǎng)大橋梁應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行研究，并與該橋梁現(xiàn)有的獨(dú)立平臺(tái)應(yīng)用對(duì)比，得出以下結(jié)論：

(1)基于BIM技術(shù)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)能很好地將三維模型與養(yǎng)護(hù)管理工作對(duì)接，管理人員直接應(yīng)用管理系統(tǒng)平臺(tái)即可掌握橋梁的健康狀態(tài)，避免了一橋梁需多平臺(tái)共同協(xié)同養(yǎng)護(hù)管理的麻煩。

(2)可視化養(yǎng)護(hù)平臺(tái)集成竣工、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)信息及圖文數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的橋梁養(yǎng)護(hù)管理向橋梁資產(chǎn)管理的轉(zhuǎn)變，發(fā)揮資產(chǎn)數(shù)據(jù)的最大價(jià)值。

(3)通過制定一系列標(biāo)準(zhǔn)，使平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)同時(shí)管理多個(gè)橋梁，讓平臺(tái)成為一個(gè)完善的橋梁工程信息庫(kù)。

(4)基于BIM技術(shù)開發(fā)的養(yǎng)護(hù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了橋梁病害和監(jiān)測(cè)信息的三維可視化，讓管理人員不出辦公室即可掌握橋梁病害信息的具體情況。

將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，能夠提高橋梁養(yǎng)護(hù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和可視化水平，大幅度提高工作效率。但是，將BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目的全壽命周期中仍然還需要在工程項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)踐研究，應(yīng)用BIM技術(shù)替代傳統(tǒng)圖紙和文檔工作方式，還需要更多的科學(xué)技術(shù)支撐和時(shí)間的積累，這也是工程設(shè)計(jì)與施工一直嘗試突破的方向。