橋梁工程信息分類編碼研究

何 飛， 戴 瑋

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司;公路交通節能環保技術交通運輸行業研發中心，安徽 合肥 230088)

BIM技術結合現代信息技術、計算機技術與工程建設管理，可幫助實現數據的共享與集成應用，提升了工程信息的可視化。相較于傳統的二維圖紙和檔案資料，建筑信息模型(building information model,BIM)面向對象，數據豐富，是對建筑物理實物的數字化表達。

在實際工程中，為了保證項目全壽命周期信息傳遞的有效性，可以以包含工程信息屬性的數字化模型為載體，協同各方工作，共享工程信息，實現橋梁工程建設、運維的綜合效益最大化和管理、決策的最優化。不過，模型間數據傳遞和交換的過程中，需要一套統一的數據標準。本文針對橋梁工程開展信息模型分類編碼標準體系研究，為橋梁工程信息模型的全壽命周期應用提供數據基礎。

1 國內外研究現狀

1.1 Omniclass體系標準

Omniclass分類編碼體系是目前建筑行業中比較成熟的信息分類編碼體系。該分類體系以ISO12006-2分類體系框架為基礎，包含建筑設計、施工、運營、拆除等全生命周期過程的信息數據，可以用于建立項目數據庫建立等多方面。

Omniclass根據不同的工程信息結構來進行分類，共分為15個表格，每個表格可以被獨立地用于對一個特定類型的信息進行分類，也可以互相結合用于對更復雜的科目進行分類,見表1。

表1 Omniclass體系15個表格

1.2 建筑行業相關標準內容

清華大學BIM課題組從BIM標準框架的角度，提出了符合我國國情并與國際BIM標準接軌的框架，即CBIMS框架。在此框架下，分別從技術標準、實施標準和交付標準展開詳細研究。其中《建筑工程設計信息模型分類和編碼標準》GB/T 51269-2017,基于ISO 12006-2分類體系，將建筑工程中涉及的對象劃分為四個部分，包括建設資源、建設進程、建設成果和建設屬性，以按功能分建筑物、形態分建筑物、按功能分建筑空間、按形態分建筑空間等15個分類項對建筑工程進行對應分類,見表2。

表2 《建筑工程設計信息模型分類和編碼標準》(GB/T 51269-2017)15個表格

1.3 鐵路行業相關標準內容

中國鐵路BIM聯盟發布的《鐵路工程信息模型分類和編碼標準(1.0版)》,引用國家標準和《地信息分類與編碼規則》內容，針對鐵路工程信息模型展開分類和編碼研究。鐵路工程信息模型按照建設資源、建設過程、建設成果、其他四大類對產品、工具、人員、組織、行為、建筑物、單項工程、空間、構件、工項、專業領域、材料、地理信息等元素進行劃分。標準共有22個表格，其中部分表格引用國家標準，并適當進行內容補充，形成最終標準文件，見表3。

表3 《鐵路工程信息模型分類和編碼標準(1.0版)》補充表格

1.4 公路行業相關標準內容

交通運輸部于2017年啟動的《公路工程信息模型統一標準》，將公路工程對象劃分為全生命周期中的建設資源、建設過程和建設成果三大類，其中建設資源包括公路工程材料、工具和公路工程屬性等,建設過程包括項目階段和專業領域,建設成果包括公路工程設施、公路工程子設施和公路工程構件,見表5。

表4 《公路工程信息模型統一標準》(征求意見稿)11個表格

2 橋梁信息模型分類編碼標準

2.1 分類原則

基于國內外其他行業已有的基礎標準，為了保證設計階段、施工階段、運營養護階段的信息模型中的工程信息傳遞，解決各階段語義信息共享問題，應根據信息模型項目應用特點、管理流程等進行組織自己完整的、具有可操作性的分類編碼體系。本文從橋梁工程特點出發，提出一套符合公路橋梁工程的分類編碼標準。

信息分類是根據信息內容的屬性或特征，將信息按一定的原則和方法進行區分和歸類，并建立起一定的分類體系和排列順序。基本分類原則包括以下幾點：

(1)科學性：橋梁工程為通過建設資源投入，經由建設過程所建成的成果，其分類結構遵循《施工工程信息的組織》(ISO 12006-2)的框架，以建設成果、建設資源、建設屬性為基本劃分方式。

(2)系統性：根據實際工程需求，以橋梁形式、功能、構件、使用材料為基本分類對象，按一定順序排列予以系統化，并形成分類體系。

(3)可擴延性：針對基本分類對象，采用線分法進行層級細分，以保證增加新的事物或分類對象時，不打亂已建立的分類體系。

(4)兼容性：以行業相關基礎標準為制定原則，協調并不互相干擾，確保分類編碼的兼容性。

2.2 分類方法

為遵循兼容性的基本原則，避免與現行規范沖突，公路橋梁信息模型分類表編號從62開始編制，其余相關分類標準可引用國家標準。公路工程橋梁信息模型分類表見表5。

表5 橋梁工程信息模型分類表

(1)表62為按形式分橋梁工程,按照結構形式對橋梁工程進行分類，分為梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋、組合體系橋。

(2)表63為按功能分橋梁工程,按照使用功能對橋梁工程進行分類，包含人行橋、公路橋、市政橋、渡槽。

(3)表64為橋梁工程構件分類表。公路橋梁結構形式繁多，不同橋型的構件類型不盡相同，標準化難度大。本文探討的構件定義來自于ISO 12006-2，為工程主體的組成部分。構件按功能特征定義，不考慮它的技術實現方案、施工方法和材料組成。

橋梁工程信息模型的構件劃分包含：①基礎結構,包含樁基、樁系梁、承臺、沉井基礎等；②橋梁結構，下部結構包含橋墩、橋臺、錨碇、橋塔等，上部結構包含橋面板、濕接縫、橫梁、主梁、纜索系統等，附屬結構包含支座、支座墊石、伸縮縫、檢修設施、阻尼器等；③防護設施包含防撞欄桿、防船撞設備等；④排水設施，包含橋梁排水設備；⑤交安機電，包含交通標志、橋上照明等設備；⑥健康監測系統，包含傳感器、數據采集與傳輸系統、數據處理與管理系統。

構件分類標準需面向工程各實施階段，構件分類越精細，信息模型攜帶的工程屬性就越精細。以上僅示意劃分至橋梁工程構件分類表第三層級的構件，根據實際工程需求，可對構件繼續細分。如下部結構中的橋墩可繼續劃分至第四層級，包含墩身、蓋梁、系梁。在工程應用中，可根據項目信息深度選擇不同層級的構件劃分。構件分類層級圖示例如圖1所示。

圖1 橋梁工程構件分類層級圖示例

(4)表65為橋梁工程材料分類表,包含工程建設和使用中所用到永久結合到工程實體中的材料、設備以及它們的組合。材料定義為組成橋梁構件的永久性組成部分，是可以直接采購到的物品，可以是單一個體，也可以是生產的多個產品組合體。

對公路橋梁常用材料進行劃分，主要包含混凝土、普通鋼筋、預應力鋼筋、鋼板、瀝青、砂漿、石材等。材料分類層級圖示例如圖2所示。

圖2 橋梁工程材料分類層級圖示例

(5)表66為橋梁工程屬性表,用于公路工程項目及構件等屬性，包含工程項目屬性、空間屬性、工程實體構件可以測量和檢測的物理或理論上的特性以及設計參數指標屬性等。屬性只對特指的建設實體有實際意義，可對其他分類內容進行定義修飾和補充。屬性表層級圖示例如圖3所示。

圖3 橋梁工程屬性分類層級圖示例

2.3 編碼體系

橋梁工程信息模型編碼體系采用純數字碼，禁止使用其他字母、字符。分類編碼由分類表編碼以及層級編碼組成，編碼前兩位數為分類表編碼，代表特定類型語義的集合；層級編碼指代特定類目在具體分類表內對應的語義層次。分類編碼示例如圖4所示。

圖4 分類編碼示例

3 分類編碼應用實例

以BIM模型為核心的橋梁工程信息化技術的應用，可實現在工程全生命期內信息的交換和共享。利用屬性工具，對BIM模型中的構件進行分類定義，賦予幾何構件工程屬性信息，如圖5所示，從而將三維模型轉化為工程數據庫中的“屬性信息”。

圖5 橋梁塔柱構件屬性信息示例

4 結束語

根據橋梁工程特點，并綜合考慮項目不同發展階段的模型需求，以不同的分類面，對橋梁工程進行分類編碼。在實際工程中，攜帶統一的編碼體系的構件可以用于不同的工程階段，將各階段和各參與方的數據聯系到一起，從而促進工程全壽命周期中信息的傳遞與融合，具有實際應用價值。