基于BIM的大跨度橋梁PHM系統研究技術與應用

嚴先輝 南充職業技術學院土木與建筑工程系 四川南充 637000

一、BIM 技術的發展概念

（一）BIM 技術應用大跨度橋梁工程的內涵建設

隨著高速建設的迅速，與BIM 應用的操作要點相比，運行里程大大增加。分析了BIM 技術在大跨度橋梁工程中的應用效益。以大跨徑橋梁建設為主體，對運營安全保障、運營質量改善和基礎設施運營狀況提出了更高的要求。以大跨徑橋梁為代表的高速基礎設施的狀態控制，主要通過常規驗證試驗、專項長期監測、定期綜合檢測車和人工檢測相結合來實現，以深化設計和改進方案。對復雜立體結構病害描述繁瑣，將BIM 技術實際應用在大跨度橋梁施工階段過程中，海量監測數據難以直接指導大跨度橋梁的檢修，輔助分析河床地質的臨時結構、驗算受力等問題的可行性解決方案，各類監測檢測數據關聯程度低，

（二）BIM 技術對大跨度橋梁工程建設意義

以BIM 為核心的信息技術在工程建設中得到了廣泛的應用。BIM 是建筑信息化的模型技術。國家工程建設管理平臺已覆蓋48 個建設單位，主要采用計算機信息技術。202 個工程項目，結合建筑工程相關信息的數據模型，大大提高了工程建設的質量和管理水平，改變了工程設計與施工識別的特效數字表達方式。以全生命周期概念為內涵的BIM 技術為運營維護周期的延長和應用提供了條件，有效地獲得了BIM 相關領域集成的先進理念。基于橋梁結構主動維修的概念，應將傳統的大跨度橋梁行業逐步注入新的動態技術，并結合建筑大跨度橋梁工程的數字化表達方法，開發基于BIM 的PHM 運營維護管理系統。

二、基于BIM 技術在大跨度橋梁PHM 系統施工的應用研究

（一）基于BIM 的大跨度橋梁PHM 系統設計

BIM 技術對于大跨度橋梁工程的施工具有重要意義.總體框架是適應信息技術的發展，滿足多層次應用的需要。PHM 系統應支持局域網(C/S)、廣域網(B/S)、移動互聯網(M/S)、云服務等。它也保證了新技術在建筑業的發展和應用。考慮到系統功能和使用方法的靈活部署，分析和總結了BIM 技術輔助建設的成功案例、相關業務流程和業務編號。

（二）大跨度橋梁工程項目規模的系統特點

基于BIM 的PHM 系統具有1：1 的開放性、開放的技術框架、對施工質量和質量要求的不斷提高、插入式框架的發展，大跨度橋梁結構的形狀設計方向也逐漸多樣化和形式化。系統可以微服務RESTful 的形式調用每個模塊，并可以獨立運行。許多新的設計理念已經在國內外納入這一領域。各模塊集成為一個有機的整體，給大跨度橋梁的施工設計人員帶來了巨大的挑戰。該系統可以在后期不斷集成和擴展。該設計需要時間短、質量高、工藝美觀、結構流暢、重量輕、耐用、節約整個建筑耗材等要求。大跨度橋梁的施工質量設計是為了滿足不同服務水平的管理要求。BIM 技術的應用可以很好地解決這些問題，使用戶使用起來更加方便。對大跨度橋梁工程的設計理念也有很大的好處，減少了施工誤差。基于BIM 的橋梁運營與維修模型，有效地推進了大跨徑橋梁的施工項目。建筑施工成本節省20% 以上，BIM 技術設計可視化管理和顯示，結合日常管理和維護業務流程，減少了返修和更換工作，建立了大跨度橋梁病害庫，明確了病害類型和惡化程度，提高了BIM 技術人員和施工人員的工作效率和效率。

（三）基于BIM 的大跨度橋梁PHM 系統關鍵技術

首先，對構件分類和IFD 分類編碼構件分類，對應于梁用于濕式接縫和橫向隔斷施工項目，構件分類是合理劃分橋梁結構( 模型組織結構)。根據BIM 模型和CAD 繪圖的精度統計，預制小箱梁的體積略大于CAD圖，不僅要遵循橋梁本身的結構體系，而且通過BIM 模型的平坡放樣或精確放樣表明BIM 模型的體積略大于CAD。用BIM 模擬橫向斜率和橫向隔斷也是正常的，特別是針對目前高速橋梁和隧道建筑，水平隔板的體積略大于CAD，特別是與目前的高速橋梁和隧道施工相適應。BIM 模型更實用、更可靠。由于鋼結構工程的運行維護管理對象和施工階段目標不是一一對應的，因此有必要根據北西匝道對鋼結構工程的計算量進行重組或分解。為了保持與操作維護規程的一致性，采用BIM 鋼結構CAD 圖形進行尺寸計算。

其次，BIM 模型PHM 系統以橋梁運營維護BIM 模型為載體，可視化技術動態、安全地模擬施工，實現設計、施工、運行維護階段不同來源的數據關聯，通過BIM 模型技術對施工單位實施可視化技術設計高效的底層工作，應建立適合橋梁運營維護的BIM 模型，并及時解決問題。所要考慮的關鍵環節是1：1BIM 運行維護模型單元的幾何精度和信息深度等級，避免了浪費，具有施工方案的實用性。根據構件的分類對BIM 模型進行整體劃分，BIM 技術在工程設計中的應用，有效地加快了施工過程。為了提高建模效率和模型的可變性，有效地控制人員、材料、機械和資金的使用，對構件進行分類編碼是基于對某一類構件的屬性或特征的區分，從而提高大跨度橋梁項目質量的競爭力。

三、小結

BIM 技術隨著應用于大跨度橋梁設計階段的建模和模型提取計算分析。故障預測和健康管理是目標。大數據分析和狀態模型構建是調整和修改模型設計方案的核心技術，使大跨度橋梁PHM 系統具有豐富的內涵。使其快速化是一種有效的手段和工具。本文設計了PHM 系統的功能框架，并利用BIM 模型獲得了精確、快速的工程量提取的精度和效率。