桥梁工程中BIM技术的和应用

桥梁工程中BIM技术的研究和应用ResearchandApplicationofBIMTechnologyinBridgeEngineering2017年5月

吴宏波目录CONTENTS规划阶段BIM技术应用BIMapplicationinplanningphase1设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase2施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase3运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephase4卫星云图生成三维地模常用商业卫星图片数据源：谷歌地球、谷歌地图、天地图、百度地图谷歌地球：最高清晰度0.25m像素分辨率，平面精度10m，垂直精度5m，为现在市场上最常用卫星图片数据来源卫星图片建模：模型精度影响因素有照片精度、建模软件算法，其中影响最大的是卫星图片精度。卫星图片建模技术Satelliteimagemodelingtechnology规划阶段BIM技术应用BIMapplicationinplanningphase桥梁国家工程研究中心无人机建模无人机拍照操作针对民用卫星地图精度较低的不足，利用无人机拍照，应用Contextcapture软件进行抽模，建立高精度工程场地模型工程全线工程场地模型由上述高精度工程场地模型和卫星地图模型结合而成无人机拍照抽模技术Dronephotomodelingtechnology规划阶段BIM技术应用BIMapplicationinplanningphase方案比选通过将工程模型与场地模型、卫星地图相结合，方便工程方案的选择、优化与调整方案比选comparisonofdesignproject

规划阶段BIM技术应用BIMapplicationinplanningphase方案优化Projectoptimization通过虚拟现实（VR）技术，进行方案细节的优化，满足方案美学要求规划阶段BIM技术应用BIMapplicationinplanningphase2.设计阶段BIM技术应用 BIMapplicationindesignphaseBIM协同设计collaborativedesign通过BIM协同设计系统，将设计人员按专业分工，统一纳入系统进行协同设计，可以提高设计信息流转效率协同设计系统管理整个设计流程，并可与企业其他信息管理系统集成，形成设计企业信息化的构架BIM协同设计流程BIM与企业信息化架构参数化建模Parametermodeling实现常规标准化桥梁、沉管隧道的参数化，主桥主要构件的参数化建立三维上、下部构件的标准化库，如箱梁、墩身、基础等。根据原始基础资料及线路设计资料，自动化、批量化完成全线引桥桥梁的设计建模BIM参数化快速建模2.设计阶段BIM技术应用 BIMapplicationindesignphase碰撞检查CollisionDetection设计过程中钢筋及预应力筋的碰撞检测，桥上桥内设施、隧道内机电管线的碰撞检测，以及设计阶段其他构件的干涉检测。梁内配筋碰撞检测2.设计阶段BIM技术应用 BIMapplicationindesignphase2.设计阶段BIM技术应用 BIMapplicationindesignphase三维模型出二维图纸3Dmodelsto2Ddrawings建立通过剖切、投影等方式生成二维图纸建模分析一体化Integratedmodelingandanalysis桥梁整体计算：通过参数化建模的的方式生成三维模模型；同时模型能能导入分析软件进进行分析计算，实实现高效的全桥设设计和分析计算过过程桥梁局部构件计算算：将BIM三维模型局部导入入有限元计算软件件计算，通过计算算结果修订三维模模型，从而实现建建模和分析计算的的高效统一BIM模型整体、局部计算模型分析软件计算BIM模型与计算结合流流程2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase建模分析一体化Integratedmodelingandanalysis分析功能车辆荷载模拟预应力、收缩徐变变模拟温度荷载分析施工阶段非线性模模拟成桥阶段非线性模模拟自主开发可进行梁梁桥、斜拉桥、悬悬索桥各类桥型非非线性分析的桥梁梁三维非线性数值值分析软件OSIS2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase建模分析一体化Integratedmodelingandanalysis建立参数化的桥梁梁模型，提取设计计参数，自动生成成计算分析软件Osis命令流Revit建立桥梁构件族Dynamo提取族参数参数化建模软件Dynamo组装桥梁整体模型型2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase建模分析一体化Integratedmodelingandanalysis将自动生成的节点点、截面等命令流流组合，添加边界界条件，导入Osis进行分析计算导入Osis进行计算Osis计算结果Python脚本重组Osis命令流2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase建模分析一体化Integratedmodelingandanalysis模型参数化修改，，自动生成构件命命令流参数化模型Python脚本Osis命令流2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase建模分析一体化Integratedmodelingandanalysis通过截取局部BIM模型，导入有限元元软件，添加边界界条件，分析局部部受力情况BIM模型导入Ansys模型Ansys计算结果2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphaseBIM技术工程实践BIMproject桥梁：昭君黄河大桥、平平塘大桥、西江大大桥、龙口大桥、厦门第二东通道道等市政：大连湾跨海交通工工程轨道交通：佛山地铁二号线方方案策划隧道：港珠澳大桥沉管隧隧道、深中通道、、小大连湾隧道投投标港珠澳沉管隧道道最终接头昭君黄河特大桥桥模型大连湾主桥VR视角综合管廊：集团特大课题““综合管廊BIM技术研发及应用用”深中通道水下地地形图及LOD200构件图西江桥模型龙口1号大桥模型2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase装配化钢桥联盟盟组建Thesteelbridgealliance钢桥联盟致力于于打造成为全产产业链服务的供供给者，标准规规范的提升者，，机制创新的推推动者和迈向高高端的引领者2016年11月1日“钢桥联盟””正式成立贯彻落实国家五五大发展理念和和供给侧结构性性改革要求强化企业技术创创新主体，统筹筹资源，实现创创新驱动全产业业链发展的有效效途径国家层面响应了交通运输输部交公路发〔2016〕115号文“交通运输输部关于推进公公路钢结构桥梁梁建设的指导意意见”行业层面联盟任务及目标标钢桥标准制修订订编制装配化钢桥桥通用图核心技术及装备备研发人才培养创建钢桥科技创创新平台探索“全总包模模式”打通装配化钢桥桥全产业链，迈迈向国际高端2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphaseBIM技术在装配式钢钢桥通用图中的的应用BIMtechnologyinsteelbridgestandarddrawing通用图编制将完完全采用BIM技术建立结构数数字模型实现BIM数字模型与结构构仿真分析计算算一体化融合，，及与下游制造造业的BIM数字模型软件的的融合、对接、、转换通用图的编制成成果将以“BIM数字模型+设计说明+图纸目录+出图说明”的形形式固化与提交交装配化钢桥系列通用图钢-混组合梁桥钢板梁桥钢箱梁桥钢桁梁桥钢拱桥人行天桥应急临时桥BIM模型作为通用图图交付标准基于BIM模型打通设计分分析一体化BIM模型保证全产业业链数据畅通2.设计阶段BIM技术应用BIMapplicationindesignphase3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase基于设计提供的的BIM模型及施工管理理平台解决施工工中的控制及管管理难题，施工工交付BIM模型记录施工数数据痕迹，作为为运维阶段BIM模型的初始状态态，实现数据的的全生命周期流流动施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase设计BIM模型构件自动化生产数控设备虚拟拼装施工模拟BIM施工管理平台数据4D施工管理5D资源管理数字化验收数据施工数据模型修正施工交付BIM模型施工受力初始变形初始损伤施工阶段数据痕迹…钢结构的加工制制造与拼装施工工（1/6）ManufacturingofsteelstructureBIM建模深化设计图纸，精细化BIM建模，为工厂制造和安装施工提供数据信息工厂数字化制造将BIM模型与制造厂共享，输出加工图纸、材料清单及数控文件，直接指导构件的加工制造工厂拼装或现场施工将BIM模型与施工现场共享，利用模型或模型输出的图纸进行拼装、架设3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase钢结构的加工制制造与拼装施工工（2/6）Manufacturingofsteelstructure钢结构BIM三维实体建模出出图进行深化设设计的过程，其其本质就是进行行计算机虚拟预预拼装，实现““所见即所得””的过程港珠澳沉管隧道道最终接头tekla模型（含舾装设设备）3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase钢结构的加工制制造与拼装施工工（3/6）Manufacturingofsteelstructure基于BIM三维模型，输出出数控文件，自自动套料排版或或人工排版，用用于数控机床的的自动化下料切切割基于BIM技术的数控下料料切割3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase钢结构的加工制制造与拼装施工工（4/6）ManufacturingofsteelstructureTEKLA建立的BIM三维模型可自动动生成钢结构深深化设计详图（（整体布置图、、零件图、构件件图和节段图等等）和各种报表表，用于施工安安装快速出图功能整体布置图（本本体结构）3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase钢结构的加工制制造与拼装施工工（5/6）Manufacturingofsteelstructure顶板单元图（构构件图）工程量清单钢筋笼单元3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase钢结构的加工制制造与拼装施工工（6/6）Manufacturingofsteelstructure根据BIM三维模型和钢结结构施工详图进进行分片装配焊焊接，搭设分段段胎架进行分段段组装焊接、打打磨，探伤检测测和相关测试实实验，最终整体体拼装焊接、拼装过程程3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase混凝土节段预制制Pre-fabricatedconcretesection根据BIM三维模型，采用用液压模板系统统进行混凝土节节段预制将生成的节段进进行编号，附着着二维码进行管管理3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase施工模拟Constructionsimulation关键施工工艺的的可视化表达，，方便业主、设设计单位、施工工单位进行技术术交底3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase虚拟施工Virtualconstruction在施工之前就能能看到并了解整整个项目施工的的过程、结果以以及对应的工程程量，为实际工工程项目施工提提供经验和最优优的可行方案3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase构件信息管理Componentinformationmanagement通过BIM模型管理构件信信息，快速查询询每个桥梁构件件的属性信息3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase施工进度管理Constructionschedulemanagement将BIM模型附加施工进进度计划属性参参数，形成4D模型。直观展现现计划建造过程程，分析实际施施工与进度计划划的偏差，合理理纠偏并调整进进度计划，使管管理者对工程量量及进度影响一一目了然3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase施工质量管理Constructionqualitymanagement施工方录入提交交构件质量及危危险源信息，系系统推送至监理理方及业主，实实现构件与质量量信息关联，可可以随时查看质质量安全信息，，提高管理效率率3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase施工计量管理Constructioncostmanagement相对计划和实际际进度，计算整整个工程、任意意WBS节点、3D施工段或构件在在任意时间范围围的工程量以及及累计工程量，，为计量支付提提供工程量依据据。3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase数字化校验与移移交施工质量复核Constructionqualityreview利用三维扫描仪仪对构筑物进行行三维扫描获得得目标物点云数数据，通过三维维模型与点云模模型进行对比和和可进行外观质质量复核。利用用探伤仪获得目目标物内部缺陷陷，进行构件质质量复核竣工数字化交付付digitaldelivery施工结束后，将将形成一个真实反映建建筑物的竣工模模型和包含质量、设备备、文档等信息息的数据库，这些将作为施工成果移移交到运维阶段段3.施工阶段BIM技术应用BIMapplicationinconstructionphase4.运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephaseBIM模型记录施工中中的受力、变形形及初始损伤等等信息，并基于于监控信息实时时修正BIM模型，解决健康康监测模型的准准确性问题基于统一管理平平台及运营大数数据，实现管养养的信息化、智智能化运维阶段BIM技术应用方案BIMapplicationinoperatephaseBIM模型分析模型（运维阶段）施工受力初始变形初始损伤监测检测桥梁安全性自动评估、决策预警管养方案维修加固模型修正全寿命周期成本计算及评估BIM建养一体化云平台数据数据建养大数据施工阶段数据痕迹…桥梁BIM建养一体化云平平台BridgeBIMconstruction-operateintegratedcloudplatform应用BIM、多源异构数据据集成及移动互互联技术，建立立桥建养一体化化平台，实现桥桥梁全周期的信信息共享和动态态模拟，进行桥桥梁运维的准确确评估、快速预预警和高效决策策桥梁运维BIM模型桥梁实时感知系系统与远程传输系统统数字化巡检评估与预警决策设计阶段施工阶段数据入库及时感知自动决策4.运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephase监控大厅桥梁云数据中心桥梁远程安全监控桥梁综合分析评估特殊事件应急监管监测数据管理桥梁国家工程研研究中心桥梁BIM建养一体化云平平台：桥梁国家家工程研究中心心实施示范Thebridgenationalengineeringresearchcenterdemonstration4.运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephase4.运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephase将建设期形成的的桥梁BIM模型与运维护期期养护管理信息息相融合，形成成建养一体化桥桥梁BIM模型桥梁运维BIM模型：融合监测测和养护信息的的建养一体化模模型BridgeoperationalBIMmodel:integratedmonitoringandmaintenanceinformation风速仪温湿度仪温度计应变计运维BIM模型桥梁结构模型(结构信息)监测系统模型(荷载、环境、响响应)监测系统参数、、传感器位置、、采购信息、维维护信息对施工阶段模型型进行校核、完完善，获得工程程验收模型动态称重系统GPS+BDS倾斜角度传感器器缆索振动加速度度计结构振动加速度度计位移计摄像机…………运维模型（嘉绍绍大桥）监测系统模型桥梁模型4.运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephase针对多灾害作用用下桥梁工程发发生的灾害行为为及后果，采用用并发采集技术术和远程高效传传输技术，建立立多灾害实时感感知与传输子系系统、桥梁监测测数据库系统，，为感知结构响响应、预测灾变变行为提供数据据支撑桥梁实时感知与与远程传输Bridgereal-timeperceptionandremotetransmission桥梁感知及远程程传输（嘉绍大大桥）车辆船撞风速波浪地震温度湿度雨量振动变形应变索力支座反力疲劳基础冲刷腐蚀裂缝感知系统荷载与环境结构局部响应结构整体响应位移转角温度曲线刚性铰位移曲线线刚性铰位移曲线线4.运维阶段BIM技术应用BIMapplicationinoperatephase建立智能化