BIM技術在公路工程試驗檢測中的應用

趙 壯

(中交國通公路工程技術有限公司，河南 南陽 473000)

0 引言

公路工程行業中，橋梁工程占據著重要的位置，相比其他工程項目，橋梁是交通運輸較為關鍵的環節，無論是橋梁設計、運營還是施工，都要比其他項目更為復雜，難度更大。近年來，隨著公路建設規模的進一步擴大，大跨度橋梁工程數目越來越多，橋梁建造難度也隨之加大。21世紀是信息的時代，在橋梁試驗檢測中，為檢驗橋梁工程安全狀況，一定要靈活而廣泛地應用信息技術，才能保障橋梁質量。BIM技術是虛擬建筑模型的簡稱，BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性等特點，在橋梁試驗檢測中的應用，可有效提高試驗檢測結果的準確性，目前，在公路工程建設中得到了廣泛應用與推廣。

1 BIM技術的含義

BIM技術是由Autodesk公司在2002年首次提出的，自BIM技術問世后，便在建筑工程、管道工程、公路工程等多個行業得到了廣泛關注。BIM技術是建筑信息模型的簡稱，是由充足信息構成以支持新產品開發管理，并可由計算機應用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型，即數字技術支撐的對建筑環境的生命周期管理。BIM技術是一種數據集成技術，可將各類不同數據合理地進行集成，數據涵蓋不同格式、不同特點、不同來源等。集成涵蓋邏輯集成、物理集成等。相比CAD，BIM技術與前者的本質區別在于數據集成，只有BIM技術才能實現建筑過程的數據集成，更直觀地反映工程信息化。其特點如表1所示。

表1 BIM技術特點

表2 BIM技術流程

2 橋梁承載力評定

依據BIM技術，在橋梁承載力評定當中，主要流程如表2所示。

BIM系統中可根據測點所得校驗系數，通過系統將所設闕值以上的測點自動篩選出來，并進行此測點傳感器ID的顯示；經BIM模型內的可定位傳感器及其他構件，向信息數據庫傳送評定結果，如表3所示。

表3 評定信息數據庫

在橋梁整個使用周期當中，可在數據庫內存儲每一次的承載力評定信息，保證評定結果和數據信息表內容相符。通過對比分析不同次數之間的橋梁靜載試驗結果，若結果數據存在較大偏差，便可直接從BIM數據庫內獲取信息，同時，還能繪制準確的數據變化曲線圖，了解變化情況，以便于維修養護處理。

3 工程概況

本文以某公路預應力混凝土T形鋼構橋為研究對象，其結構形式為58 m+3×144 m+58 m，通過BIM技術建立橋梁承載力評定系統。

3.1 橋梁BIM模型與有限元模型的建立

根據參數化設計法進行橋梁BIM模型的建立，箱梁截面為此橋梁上部結構形式，創建了箱梁族通過參數化設計定義構件的幾何輪廓，隨后結合箱梁實際進行頂板和底板弧度、棱角的模擬，沿橋梁縱向，箱梁截面可選擇漸變截面。橋梁BIM模型如圖1所示。

圖1 橋梁BIM模型

通過BIM模型，可自動獲取橋梁的各項數據信息，了解橋梁的真實情況。通過ANSYS軟件，建立橋梁有限元模型，如圖2所示。

圖2 轉換后的橋梁有限元模型

3.2 靜載試驗工況模擬和信息管理

在試驗時間和工況確定的情況下，可通過BIM模型，真實顯示工況下檢測車輛的分布情況。同時，還可實現靜載試驗所用傳感器的準確定位，同時利用ID進行傳感器相關信息的查詢與使用。

測點傳感器信息的各項應用功能均涵蓋于實測信息管理當中，例如信息錄入、上傳、查詢、更新與刪除等。為更詳細地進行分析，決定以工況1-1的應變傳感器實測信息管理為研究對象進行分析，見圖3。

1)嚴格按照工程實際，合理采取符合要求的管理應變傳感器，并獲取ID，進入管理界面。

2)在對應工況欄下，輸入測點實測數據，待上傳數據完成后，即可直接傳送到數據庫進行存儲。

3)通過工況查詢功能，便可查找到之前上傳的信息，并修改或刪除掉錯誤的信息，保證信息記錄的真實性、準確性。

圖3 傳感器信息管理界面

3.3 橋梁承載力評定

結合靜載試驗記錄信息，例如檢測車所在位置、軸重、軸間距等，進行檢測車靜力效應模擬分析，施加豎向荷載，根據傳感器收集到的信息，在有限模型內輸出所需數據，如撓度、應變等，并由此計算不同傳感器ID下的實際情況。本系統可為了解及掌握橋梁承載力評定的相關記錄提供方便，為此，本文在分析界面上，選擇了3種不同傳感器ID，對位于橋梁箱梁截面工況1-1的拉應變測點分析情況，所得結果如下。

1)傳感器ID為635915，工況1-1下，理論值為2.31，實測值為1.49，校驗系數為0.65。

2)傳感器ID為635916，工況1-1下，理論值為2.39，實測值為1.62，校驗系數為0.68。

3)傳感器ID為633441，工況1-1下，理論值為1.31，實測值為1.23，校驗系數為0.94。

通過上述分析，計算得到的結構校驗系數范圍在0.65～0.94，所得結果均小于規范值1.0，由此，判定橋梁承載力可滿足使用要求。

4 結語

橋梁工程的特點為規模大、投資高、施工周期長，涉及的內容相對復雜，若不能科學、有效地做好試驗檢測分析，必定會影響工程建設的整體質量。應用信息技術不僅能夠提升效率，更能增強市場競爭力，其中，BIM技術備受人們關注，將BIM技術應用到橋梁工程試驗檢測當中，可有效提高試驗檢測結果的準確性，同時便于查詢以往歷史檢測記錄，為后期養護維修提供可靠的數據依據。